(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）

1、(科大奥锐模拟实验平台)碰撞实验实验报告（实验总分值内含实验数据截图） 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 0 202x 年 年 4 月 5 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 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 2 、学会正确使用气垫导轨和数字毫秒计； 3 3 、学习不等精度测量的数据处理方法； 4 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

2、台数字毫秒计、模拟平台滑块、模拟平台天平等； 【实验原理】 1. 验证动量守恒定律 验证动量守恒定律 如果一个系统所受的合外力为零，那么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1m、2m，碰撞前它们的速度分别为10v和20v，碰撞后的速度分别为1v和2v，由动量守恒定律有 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

3、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020? v时，可得碰撞前后速度关系为 完全非弹性碰撞：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2 2 1 1 20 2 10 1v m v m v m v m ? ? ?22 221 1220 2210 121212121v m v m v m v m ? ? ?102 12 11vm mm mv?102 1122vm mmv? 撞后两滑块的共同速度为 v v ，那么 取 取 0 v20=0 时，那么有 恢复系数 e e 相互碰撞的两物体

4、，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 e 表示 通常可以根据恢复系数对碰撞进行如下分类： 0 ? e，即1 2v v ?，为完全非弹性碰撞。 1 ? e ，即20 10 1 2v v v v ? ? ?，为平安弹性碰撞。 1 e 0 ? ?，是一般的非完全弹性碰撞。 碰撞时动能的损耗； 设碰撞后和碰撞前动能之比为 r r ，即 2. 瞬时速 度的测量 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v m m v m v m ） （2 1 20 2 10 1? ? ?102 11vm mmv?20 101 2v vv ve?220 2210 122

5、 221 121212121v m v mv m v mr?2 122 1m me m mr? 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 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 1 所示，假设计时 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 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

6、，于是， 即 可 近 似 认 为 是 滑 块 通 过 光 电 门 附 近 的 瞬 时 速 度 。 平顶山学院电气与机械工程学院实验报告 【实验过程】1 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”。 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。 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 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： 令2 1m m ?，020? v; 用天平分别

7、称出两个滑块的质量1m和2m。 将计时器功能选择在“2s”档。 如下图，接通气源后，将滑块 2 2 置于两光电门之间，并使其静止( ( 即020? v) ) ，滑块 1 1 置于导轨的一端。碰撞前，迅速对滑块 1 1 施一与10v相反且与导轨平面平行的力，使滑块 1 1 运动到与导轨端弹簧圈相碰反弹回来，产生初速度10v，记下滑块 1 1 经过光电门 1 1 的时间10 t?。 两滑块碰撞后，滑块 1 1 将静止。滑块 2 2 以速度2v向前运动，记下滑块 2 2 经过光电门 2 2 的时间2 t?。 重复测量 3 3 次，将测量数据填入表 1 1 内。 令2 1m m ?，020? v。 用

8、天平称出两重块的质量，加在滑块 1 1 上。 仿照上述步骤，记下滑块 1 1 经过光电门 1 1 的时间10 t?，以及碰撞后滑块 2 2 和滑块 1 1 先后经过光电门 2 2 的时间2 t?和1 t?( ( 注意：在滑块2 2 经过光电门 2 2 运动到导轨的一端时，应使它静止，否那么由于弹回而 影响时间1 t?的测量) ) 。 重复测量 3 3 次，将测量数据填入表 2 2 内。 【原始记录】 【数据处理】 如图： 当 当 m1 、2 m2 没有负重 e e 0.991 0.991 0.991 r r 0.993 0.995 0.998 e% 0.52 0.71 0.98 当 当 2 m

9、2 负重，1 m1 原重； e e 0.992 0.985 0.995 r r 0.994 0.988 0.996 e% 0.19 0.65 0.01 1 20 101 2v vv ve?2 122 1m me m mr?% 100| |11 2?pp pe 【结果分析】 1 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，那么该系统总动量保持不变。 2 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 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 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。 2. 恢复系数 e e 是否和速度有关？假设在水平气轨，与倾斜气轨上通过两滑块的碰撞测恢复系数