大学物理实验碰撞打靶实验.pdfVIP

2.11 碰撞打靶实验 物体间的碰撞是自然界中普遍存在的的现象，从宏观物体的一体碰撞到微观物体的粒子碰撞都是 物理学中极其重要的研究课题。 本实验通过两个球体的碰撞、碰撞前的单摆运动以及碰撞后的平抛运动，应用已学到的力学定律 去解决打靶的实际问题，从而更深入地了解力学原理，并提高分析问题、解决问题的能力。 【实验目的】 （1） 研究两个球体的碰撞及碰撞前的单摆运动以及碰撞后的平抛运动 （2） 用已学到的力学定律去解决打靶的实际问题 （3） 分析实验过程，了解能量损失的各种来源 【实验原理】 1.碰撞：指两运动物体相互接触时，运动状态发生迅速变化的现象。（“正碰”）是指两碰撞物体的 速度都沿着它们质心连线方向的碰撞；其他碰撞则为“斜碰”。） 2.碰撞时的动量守恒：两物体碰撞前后的总动量不变。 3.平抛运动：将物体用一定的初速度υ 沿水平方向抛出，在不计空气阻力的情况下，物体所作的 0 1 2 运动称平抛运动，运动学方程为χ＝υt，ｙ＝ gt（式ｔ中是从抛出开始计算的时间，χ是物体在0 2 时间ｔ内水平方向的移动距离，ｙ是物体在该时间内竖直下落的距离，ｇ是重力加速度）。 4.在重力场中，质量为ｍ的物体在，被提高距离ｈ后，其势能增加了 E＝mgh p 1 2 5.质量为m的物体以速度υ运动时，其动能为E= mυ。 k 2 6.机械能的转化和守恒定律：任何物体系统在势能和动能相互转化过程中，若合外力对该物体系统 所做的功为零，内力都是保守力（无耗散力），则物体系统的总机械能（即势能和动能的总和）保持恒 定不变。 7.弹性碰撞：在碰撞过程中没有机械能损失的碰撞。 8.非弹性碰撞：碰撞过程中的机械能不守恒，其中一部分转化为非机械能（如热能）。 【实验仪器】 碰撞打靶实验仪如图1所示，它由导轨、单摆、升降架（上有小电磁铁，可控断通）、被撞小球 及载球支柱，靶盒等组成。载球立柱上端为锥形平头状，减小钢球与支柱接触面积，在小钢球受击运动 时，减少摩擦力做功。支柱具有弱磁性，以保证小钢球质心沿着支柱中心位置。 12 11 10 9 8 7 13 6 14 5 15 h 4 16 3 Y