(科大奥锐模拟实验平台)碰撞实验实验报告（实验满分，内含实验数据截图）.doc

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学生姓名XXX学号XXX成绩系（院）别电气与机械工程学院专业电气及其自动化班级XXX课程名称大学物理实验日期2020年4月5日组别合作者实验室物理仿真实验平台实验台号指导教师XXX实验名称＿＿＿＿碰撞实验＿＿＿＿【实验目的】1、了解气垫导轨的结构特点,了解数字毫秒计的结构特点；2、学会正确使用气垫导轨和数字毫秒计；3、学习不等精度测量的数据处理方法；4、学习在模拟平台上的操作模式。【仪器设备】模拟平台气垫导轨、模拟平台数字毫秒计、模拟平台滑块、模拟平台天平等；【实验原理】-11- 1.验证动量守恒定律验证动量守恒定律①如果一个系统所受的合外力为零，则该系统总动量保持不变，这一结论称为动量守恒定律。本实验研究两滑块在气垫导轨上做水平方向上对心碰撞，可以近似认为两滑块组成的系统在水平方向上所受合外力为零，故系统在水平方向上动量守恒。设两滑块的质量分别为、，碰撞前它们的速度分别为和，碰撞后的速度分别为和，由动量守恒定律有②完全弹性碰撞：完全弹性碰撞的特点是碰撞前后系统的动量守恒，机械能也守恒。实验时，在两滑块相碰端装有弹性极好的缓冲弹簧片，滑块相碰时缓冲弹簧片先发生弹性变形而又迅速恢复原状，并将滑块弹开，系统机械能近似无损失。碰撞前后总动能保持不变，即当取时，可得碰撞前后速度关系为③完全非弹性碰撞-11- ：完全非弹性碰撞的特点是两滑块碰撞后粘在一起以相同速度运动。两滑块在碰撞前后系统的动量守恒，但机械能不守恒。设碰撞后两滑块的共同速度为v，则取v20=0时，则有④恢复系数e相互碰撞的两物体，碰撞后的相对速度和碰撞前的相对速度之比，称为恢复系数，用符号e表示通常可以根据恢复系数对碰撞进行如下分类：⑴，即，为完全非弹性碰撞。⑵ ，即，为安全弹性碰撞。⑶，是一般的非完全弹性碰撞。⑤碰撞时动能的损耗；设碰撞后和碰撞前动能之比为R，即2.瞬时速度的测量-11- 在气垫导轨的一侧安装两个光电门，它是计时装置的传感器。每个光电门有一个光电二极管，被一个聚光小灯泡所照亮。实验时，将一宽度为的U形挡光片置于滑块上，滑块通过设置于导轨某处的光电门时，毫秒计时器测出挡光时间，于是就可求出滑块通过该光电门处的瞬时速度。挡光片如图1所示，若计时器功能选择在“S2”档，当滑块向左(或向右)运动时，挡光片的边缘1(或4)进入光电门进行第一次挡光，毫秒计时器开始计时，当边缘3(或2)进入光电门进行第二次挡光时，毫秒计时器停止计时。毫秒计显示的时间就是滑块运动经过距离所用的时间，于是，即可近似认为是滑块通过光电门附近的瞬时速度。`-11- 平顶山学院电气与机械工程学院实验报告-11- 【实验过程】1、调整检验使气垫导轨处于水平状态判断导轨是否处于水平有两种方法：“静态法”和“动态法”。①当用“静态法”进行调节时，将滑块置于已通气的导轨上，调节支点螺钉使其在任何位置都能保持静止不动，或稍有运动，但不总向一个方向运动。②当用“动态法”进行调节时，要求滑块在沿同一方向运动的过程中经过两光电门的时间近似相等，即可认为导轨已调平。2、用完全弹性碰撞验证动量守恒要求分两种情况进行研究：①令，;⑴用天平分别称出两个滑块的质量和。⑵将计时器功能选择在“”档。③如图所示，接通气源后，将滑块2置于两光电门之间，并使其静止(即)，滑块1置于导轨的一端。碰撞前，迅速对滑块1施一与相反且与导轨平面平行的力，使滑块1运动到与导轨端弹簧圈相碰反弹回来，产生初速度，记下滑块1经过光电门1的时间。-11- ⑷两滑块碰撞后，滑块1将静止。滑块2以速度向前运动，记下滑块2经过光电门2的时间。⑸重复测量3次，将测量数据填入表1内。②令，。⑴用天平称出两重块的质量，加在滑块1上。⑵仿照上述步骤，记下滑块1经过光电门1的时间，以及碰撞后滑块2和滑块1先后经过光电门2的时间和(注意：在滑块2经过光电门2运动到导轨的一端时，应使它静止，否则由于弹回而影响时间的测量)。⑶重复测量3次，将测量数据填入表2内。-11- 【原始记录】-11- 【数据处理】如图：当M1、M2没有负重e0.9910.9910.991R0.9930.9950.998E%0.520.710.98当M2负重，M1原重；e0.9920.9850.995R0.9940.9880.996E%0.190.650.01-11- 【结果分析】1、验证了动量守恒定律，即如果一个系统所受的合外力为零，则该系统总动量保持不变。2、验证了完全弹性碰撞的特点，即碰撞前后系统的动量守恒，机械能也守恒。3、验证了完全非弹性碰撞的特点，即两滑块碰撞后粘在一起以相同速度运动，两滑块在碰撞前后系统的动量守恒，但机械能不守恒。4、在所有结果中有误差，但在可观范围之内，试验成功！【问题讨论】1.如果碰撞后测得的动量总是小于碰撞前测得的动量,说明什么问题？能否出现碰撞后测得的动量大于碰撞前测得的呢？答：实际过程中有各种摩擦作用；不能测得。-11- 2.恢复系数e是否和速度有关？若在水平气轨，与倾斜气轨上通过两滑块的碰撞测恢复系数，试求出e值并说明与速度大小的关系。答：恢复系数与速度无关，完全由两个碰撞的物体材料的性质决定。e的值可以用动量定理推导出来。，是碰撞后的两物体速度；，是碰撞前的两物体的速度.-11-