大学碰撞打靶物理实验

碰撞打靶实验求是中楼2022021/5/91内容介绍实验简介实验目的实验原理仪器与设备实验内容与操作步骤数据处理思考与讨论

2021/5/92一、实验简介物体间的碰撞是自然界中普遍存在的现象；单摆运动和平抛运动是运动学中的基本内容；能量守恒与动量守恒是力学中的重要概念。2021/5/93

二、实验目的本实验研究两个球体的碰撞及碰撞前后的单摆运动和平抛运动，应用已学到的力学定律去解决打靶的实际问题；特别是从理论分析与实践结果的差别上，研究实验过程中能量损失的来源，自行设计实验来分析各种损失的相对大小，从而更深入地理解力学原理，并提高分析问题、解决问题的能力。

2021/5/94三、实验原理1、撞击球下摆至最低点过程，机械能守恒：m1gh0=1/2m1v22、撞击球与被撞球发生完全弹性碰撞（正碰），动量守恒：

m1=m2=m,v′=v

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3、被撞球以初始速率做v做平抛运动：

x=vt

(1)、(2)、(3)式得:式中，x为靶心位置，y为被撞球的高度，h0为撞击球与被撞球高度差的理论值。

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当被撞去的高度为y,撞击球与被撞击球高度差的理论值为h0时，被撞球实际击中靶纸的位置为x1<x,由此得碰撞系统在整个运动过程的能量损失为

由此，若使被撞球击中靶心，撞击球的初始高度为调高至h，即使得

mgh-mgh0=△E=mg()

△h=h-h0=,h=h+2021/5/97四、仪器与设备1.“碰撞打靶”装置（如图所示）。用两细绳挂在两杆上的铁质“撞击球”被吸在升降架上的电磁铁下；与撞击球质量直径都相同的“被撞球”放在升降台上。升降台和升降架可自由调节其高度。可在滑槽内横向移动的竖尺和固定的横尺用以测量撞击球的高度h、被撞球的高度y和靶心与被撞球的横向距离x。

2.不同大小、不同材料的撞击球和被撞球。3.游标卡尺、电子天平、钢尺等。

2021/5/98五、实验内容与操作步骤(1)测量撞击球的质量m、直径d，靶心的位置x，被撞球的高度y，记录数据。(2)根据靶心的位置x及被撞球的高度y推导并计算撞击球的初始高度的理论值。(3)调整仪器，尽量保证两球发生正碰(思考：如何能做到？)一、观察电磁铁电源切断时，单摆小球只受重力及空气阻力时运动情况，观察二球碰撞前后的运动状态。测量二球碰撞的能量损失。2021/5/99(4)让撞击球撞击被撞球，记下被撞球击中靶纸的位置x1.(可撞击多次球平均)，据此计算碰撞前后总的能量损失△E为多少？应对撞击球的高度作怎样的调整，才可使击中靶心？(预习时应执行推导有关公式。)(5)对撞击球的高度作调整后，再重复若干次试验，以确定能击中靶心的h值；请老师检查被撞球击中靶纸的位置后记下此h值。(6)观察二小球在碰撞前后的运动状态，分析碰撞前后各种能量损失的原因。2021/5/910六、数据处理表1打靶前各参数测量值球的质量m/g球的直径d/cmy/cmx/cmH0计算值/cm1、数据测量：2021/5/9112、打靶记录：h0/cm打靶次数中靶环数击中位置x1/cm平均值x/cm修正值△h/cmh1/cm打靶次数中靶环数击中位置x1/cm平均值x/cm修正值△h/cm2021/5/9123、结论：根据计算实验结果得到能击中十环靶心的h最佳值为__________cm.本地区重力加速度为g=9.80m/s2，碰撞过程中的总能量损失为：____________△E=mg(h1-h0)=()j2021/5/913二、测量碰撞打靶中的A类不确定度。现以h=cm，

y=cm进行打靶。其X的数据如表3所示：表3在相同条件下，记录重复10吃测量结果打靶次数12345678910X位置2021/5/914七、思考与讨论1、如果两质量不同的球有相同的动量，它们是否也具有相同的动能？如果不等，哪个动能大？

2、找出本实验中，理论值和实验值不同的原因（除计算错误和操作不当原因外）。

3、在质量相同的两球