西安交通大学物理仿真实验报告

《西安交通大学物理仿真实验报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、碰撞和动量守恒试验目的：?1.利用气垫导轨研究一维碰撞的三种情况，验证动量守恒和能量守恒定律。2.定量研究动量损失和能量损失在工程技术中有重要意义。3.通过实验还可提高误差分析的能力。实验原理：如果一个力学系统所受合外力为零或在某方向上的合外力为零，则该力学系统总动量守恒或在某方向上守恒，即实验中用两个质量分别为m1、m2的滑块来碰撞（图1），若忽略气流阻力，根据动量守恒有对于完全弹性碰撞，要求两个滑行器的碰撞面有用弹性良好的弹簧组成的缓冲器，我们可用钢圈作完全弹性碰撞器；对于完全非弹性碰撞，碰撞面可用尼龙搭扣、橡

2、皮泥或油灰；一般非弹性碰撞用一般金属如合金、铁等，无论哪种碰撞面，必须保证是对心碰撞。当两滑块在水平的导轨上作对心碰撞时，忽略气流阻力，且不受他任何水平方向外力的影响，因此这两个滑块组成的力学系统在水平方向动量守恒。由于滑块作一维运动，式（2）中矢量v可改成标量，的方向由正负号决定，若与所选取的坐标轴方向相同则取正号，反之，则取负号。l完全弹性碰撞完全弹性碰撞的标志是碰撞前后动量守恒，动能也守恒，即由（3）、（4）两式可解得碰撞后的速度为如果v20=0，则有动量损失率为能量损失率为理论上，动量损失和能量损失都为零，

3、但在实验中，由于空气阻力和气垫导轨本身的原因，不可能完全为零，但在一定误差范围内可认为是守恒的。l完全非弹性碰撞碰撞后，二滑块粘在一起以10同一速度运动，即为完全非弹性碰撞。在完全非弹性碰撞中，系统动量守恒，动能不守恒。在实验中，让v20=0，则有动量损失率动能损失率l一般非弹性碰撞一般情况下，碰撞后，一部分机械能将转变为其他形式的能量，机械能守恒在此情况已不适用。牛顿总结实验结果并提出碰撞定律：碰撞后两物体的分离速度与碰撞前两物体的接近速度成正比，比值称为恢复系数，即恢复系数e由碰撞物体的质料决定。E值由实验测定

4、，一般情况下0

5、，使机械能有损失，但在一定误差范围内可认为机械能是守恒的。实验仪器：主要由气轨、气源、滑块、挡光片、光电门、游标卡尺、米尺和光电计时装置实验内容：1.研究三种碰撞状态下的守恒定律2.取两滑块m1、m2，且m1>m2，用物理天平称m1、m2的质量（包括挡光片）。将两滑块分别装上弹簧钢圈，滑块m2置于两光电门之间（两光电门距离不可太远），使其静止，用m1碰m2，分别记下m1通过第一个光电门的时间Δt10和经过第二个光电门的时间Δt1，以及m2通过第二个光电门的时间Δt2，重复五次，记录所测数据，数据表格自拟，计算3.分

6、别在两滑块上换上尼龙搭扣，重复上述测量和计算。4.分别在两滑块上换上金属碰撞器，重复上述测量和计算。数据处理：l完全弹性碰撞：l一般弹性碰撞：l完全非弹性碰撞：实验结论：l完全弹性碰撞动量守恒，机械能守恒，恢复系数为1；l一般弹性碰撞动量守恒，机械能不守恒，恢复系数小于1；l完全非弹性碰撞动量守恒，机械能不守恒，恢复系数为0思考题：1.碰撞前后系统总动量不相等，试分析其原因。空气阻力和气垫导轨本身的原因等2.恢复系数e的大小取决于哪些因素？碰撞物体的质料,碰撞前两物体的接近速度,碰撞后两物体的分离速度1.你还能想出

7、验证机械能守恒的其他方法吗？可用斜轨法或摆球法