關(guān)于彈性與非彈性碰撞物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

創(chuàng)作時(shí)間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日一，實(shí)驗(yàn)原理之巴公井創(chuàng)始作創(chuàng)作時(shí)間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日假如一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)所受合外力為零或在某方向上的合外力為零，則該力學(xué)系統(tǒng)總動(dòng)量守恒或在某方向上守恒，即（1）實(shí)驗(yàn)頂用兩個(gè)質(zhì)量分別為m1、m2的滑塊來碰撞（圖），若忽視氣流阻力，依據(jù)動(dòng)量守恒有（2）關(guān)于完整彈性碰撞，要求兩個(gè)滑行器的碰撞面實(shí)用彈性優(yōu)秀的彈簧構(gòu)成的緩沖器，我們可用鋼圈作完整彈性碰撞器；關(guān)于完整非彈性碰撞，碰撞面可用尼龍搭扣、橡皮泥或油灰；一般非彈性碰撞用一般金屬如合金、鐵等，不論哪一種碰撞面，一定擔(dān)保是對心碰撞。當(dāng)兩滑塊在水平的導(dǎo)軌上作對心碰撞時(shí)，忽視氣流阻力，且不受他任何水平方向外力的影響，所以這兩個(gè)滑塊構(gòu)成的力學(xué)系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒。因?yàn)榛瑝K作一維運(yùn)動(dòng)，式（2）中矢量v可改成標(biāo)量，的方向由正負(fù)號決定，若與所選用的坐標(biāo)軸方向同樣則取正號，反之，則取負(fù)號。創(chuàng)作時(shí)間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時(shí)間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日．完整彈性碰撞完整彈性碰撞的標(biāo)志是碰撞前后動(dòng)量守恒，動(dòng)能也守恒，即3）4）由（3）、（4）兩式可解得碰撞后的速度為5）6）假如v20=0，則有7）8）動(dòng)量損失率為9）能量損失率為創(chuàng)作時(shí)間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時(shí)間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日（10）理論上，動(dòng)量損失和能量損失都為零，但在實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)榭諝庾枇﹄S和墊導(dǎo)軌自己的原由，不可能完整為零，但在必定偏差范圍內(nèi)可以為是守恒的。碰撞后，二滑塊粘在一同以10同一速度運(yùn)動(dòng)，即為完整非彈性碰撞。在完整非彈性碰撞中，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，動(dòng)能不守恒。（11）在實(shí)驗(yàn)中，讓v20=0，則有（12）（13）動(dòng)量損失率（14）動(dòng)能損失率創(chuàng)作時(shí)間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時(shí)間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日（15）．一般非彈性碰撞一般狀況下，碰撞后，一部分機(jī)械能將轉(zhuǎn)變?yōu)槠溆嘈问降哪芰浚瑱C(jī)械能守恒在此狀況已不合用。牛頓總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并提出碰撞定律：碰撞后兩物體的分別速度與碰撞前兩物體的靠近速度成正比，比值稱為恢復(fù)系數(shù)，即（16）恢復(fù)系數(shù)e由碰撞物體的質(zhì)料決定。E值由實(shí)驗(yàn)測定，一般狀況下0<e<1，當(dāng)e=1時(shí)，為完整彈性碰撞；e=0時(shí)，為完整非彈性碰撞。假如一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)只有保守力做功，其余內(nèi)力和全部外力都不作功，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒。如圖所示，將氣墊導(dǎo)軌一端加一墊塊，使導(dǎo)軌與水平面成α角，把質(zhì)量為m的砝碼用細(xì)繩經(jīng)過滑輪與質(zhì)量m’的滑塊相連，滑輪的等效質(zhì)量為me，依據(jù)機(jī)械能守恒定律，有（17）創(chuàng)作時(shí)間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時(shí)間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日式中s為砝碼m著落的距離，v1和v2分別為滑塊經(jīng)過s距離的始末速度。假如將導(dǎo)軌調(diào)成水平，則有（18）在無任何非保守力對系統(tǒng)作功時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒。但在實(shí)驗(yàn)中存在耗散力，如空氣阻力和滑輪的摩擦力等作功，使機(jī)械能有損失，但在必定偏差范圍內(nèi)可以為機(jī)械能是守恒的。二，實(shí)驗(yàn)器械主要由氣軌、氣源、滑塊、擋光片、光電門、游標(biāo)卡尺、米尺和光電計(jì)時(shí)裝置等。運(yùn)用本實(shí)驗(yàn)儀器可做多種實(shí)驗(yàn)，比方均勻速度和剎時(shí)速度、勻速直線運(yùn)動(dòng)的研究、牛頓第二定律的考證、完整非彈性碰撞、非完整彈性碰撞、重力勢能與平動(dòng)動(dòng)能等。三，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．研究三種碰撞狀態(tài)下的守恒定律1）取兩滑塊m1、m2，且m1>m2，用物理天平稱m1、m2的質(zhì)量（包括擋光片）。將兩滑塊分別裝上彈簧鋼圈，滑塊m2置于兩光電門之間（兩光電門距離不可太遠(yuǎn)），使其靜止，用m1碰m2，分別記下m1經(jīng)過第一個(gè)光電門的時(shí)間t10和經(jīng)過第二個(gè)光電門的時(shí)創(chuàng)作時(shí)間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時(shí)間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日間t1，以及m2經(jīng)過第二個(gè)光電門的時(shí)間t2，重復(fù)五次，記錄所測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表格自擬，計(jì)算、。2）分別在兩滑塊上換上尼龍搭扣，重復(fù)上述測量和計(jì)算。3）分別在兩滑塊上換上金屬碰撞器，重復(fù)上述測量和計(jì)算。．考證機(jī)械能守恒定律1）a=0時(shí)，測量m、m’、me、s、v1、v2，計(jì)算勢能增量mgs和動(dòng)能增量，重復(fù)五次測量，數(shù)據(jù)表格自擬。（2）時(shí)，（馬上導(dǎo)軌一端墊起一固定高度h，），重復(fù)以上測量。四，數(shù)據(jù)辦理完整彈性碰撞數(shù)據(jù)辦理一般非彈性碰撞數(shù)據(jù)辦理完整非彈性碰撞數(shù)據(jù)辦理：1．碰撞前后系統(tǒng)總動(dòng)量不相等，試分析其原由。答：滑塊在碰撞過程中總會有能量的損失，碰撞時(shí)的發(fā)聲，發(fā)熱等都有能量的損失。所以，碰撞前后系統(tǒng)總動(dòng)量不相等。創(chuàng)作時(shí)間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時(shí)間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日2．恢