大学物理仿真实验报告——碰撞与动量守恒

1、大学物理仿真实验实验报告碰撞和动量守恒班级：信息1401姓名： 龚顺 学号:0127【实验目的】：1 了解气垫导轨的原理，会使用气垫导轨和数字毫秒计进行试验。2进一步加深对动量守恒定律的理解，理解动能守恒和动量守恒的守恒条件。 【实验原理】当一个系统所受和外力为零时，系统的总动量守恒，即有府 二炯况恒量1若参加对心碰撞的两个物体的质量分别为m和m2 ,碰撞前后的速度分别为 V10、%。和V1V2。如闻+%竭=府H +擢”;1,完全弹性碰撞在完全弹性碰撞中，动量和能量均守恒，故有：g旧武+俄= Y（ivi+用取W0=0,联立以上两式有：（%一叫Mo匕%用口VL = v2 =册+愁=加+期？动量损

2、失率：AP 房1（/一岭）一消3叱动能损失率：加式用一反）一m源2,完全非弹性碰撞碰撞后两物体粘在一起，具有相同的速度，即有：H =吗=y仍然取V20=0 ,则有：怖匕口 =十超,V5 叫%V =加I +斌a动能损失率：1 （叫十叫川=I -55 E动量损失率:3, 一般非弹性碰撞中一般非弹性碰撞中，两物体在碰撞后，系统有部分动能损失，定义恢复系数：)M口一 v20)两物体碰撞后的分离速度比两物体碰撞前的接近速度即恢复系数。当V20=0时有：_旧一心)& _vl(e的大小取决于碰撞物体的材料，其值在01之间。它的大小决定了动能损失的大小。当e=1时，为完全弹性碰撞；e=0时，为完全非弹

3、性碰撞；0<e<1时，为一般非弹性碰撞。动量损失：“ 感(冲。一片)求尸叫力。动能损失:那十海a本实验主要仪器有气轨、气源、滑块、挡光片、光电门、游标卡尺、米尺和光电计 时装置等【实验内容】-、气垫导轨调平及数字毫秒计的使用1、气垫导轨调平打开气源，放上滑块，观察滑块与轨面两侧的间隙纵向水平调节双支脚螺丝，横向水平 调节单支脚，直到滑块在任何位置均保持不动，或做极缓慢的来回滑动为止。动态法调 平，滑块上装挡光片，使滑块以缓慢速度先后通过两个相距60cm的光电门，如果滑块通过两光电门的时间差小于 1ms,便可认为轨道已经调平。本实验采用动态调节。2、数字毫秒计的使用使用U型挡光片，计

4、算方式选择 B档。二滑块上分别装上弹簧圈碰撞器。将小滑块m2置于两个相距40cm的光电门之间，使其静止，使大滑块 m以速度M0去碰撞R2,从计时器上读出碰撞前后通过S距离所用的时间t 10, t 1 , t 2.记录数据。二、重复5次测量，计算动量和动能损失。损失率小于5嘛口可认为是动量守恒的。三、将两个钢圈换成两个尼龙搭扣，重复上述实验。四、 将尼龙搭扣换成非弹性碰撞器，重复上述实验。【数据处理】一、完全弹性碰撞实验数据般非弹性碰撞实验数据完全非弹性碰撞实验数据【实验结论】1完全弹性碰撞由实验数据可知，在完全弹性碰撞下系统内无机械能的损失，只产生机械能的转移， 系统动量和机械能同时守恒。2 一般非弹性碰撞由实验数据知，在非弹性力的作用下，系统的一部分机械能转化为物体的内能机械能存在损失，机械能不守恒。但在允许误差范围内动量守恒。3完全非弹性碰撞由实验数据可知，当相互作用力是完全非弹性力，此时机械能向内能的转化最大，机械能的损失最大，机械能不守恒，但此过程中动量守恒。【思考题】1、碰撞前后系统总动量不相等，试分析其原因。答：粘滞阻力，阻尼系数大小，系统恢复速度，气流速度，系统负载大小，都会影响实验结果。2、恢复系数