大學碰撞打靶物理實驗

碰撞打靶實驗求是中樓2022021/5/91內容介紹實驗簡介實驗目的實驗原理儀器與設備實驗內容與操作步驟數(shù)據(jù)處理思考與討論

2021/5/92一、實驗簡介物體間的碰撞是自然界中普遍存在的現(xiàn)象；單擺運動和平拋運動是運動學中的基本內容；能量守恒與動量守恒是力學中的重要概念。2021/5/93

二、實驗目的本實驗研究兩個球體的碰撞及碰撞前后的單擺運動和平拋運動，應用已學到的力學定律去解決打靶的實際問題；特別是從理論分析與實踐結果的差別上，研究實驗過程中能量損失的來源，自行設計實驗來分析各種損失的相對大小，從而更深入地理解力學原理，并提高分析問題、解決問題的能力。

2021/5/94三、實驗原理1、撞擊球下擺至最低點過程，機械能守恒：m1gh0=1/2m1v22、撞擊球與被撞球發(fā)生完全彈性碰撞（正碰），動量守恒：

m1=m2=m,v′=v

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3、被撞球以初始速率做v做平拋運動：

x=vt

(1)、(2)、(3)式得:式中，x為靶心位置，y為被撞球的高度，h0為撞擊球與被撞球高度差的理論值。

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當被撞去的高度為y,撞擊球與被撞擊球高度差的理論值為h0時，被撞球實際擊中靶紙的位置為x1<x,由此得碰撞系統(tǒng)在整個運動過程的能量損失為

由此，若使被撞球擊中靶心，撞擊球的初始高度為調高至h，即使得

mgh-mgh0=△E=mg()

△h=h-h0=,h=h+2021/5/97四、儀器與設備1.“碰撞打靶”裝置（如圖所示）。用兩細繩掛在兩桿上的鐵質“撞擊球”被吸在升降架上的電磁鐵下；與撞擊球質量直徑都相同的“被撞球”放在升降臺上。升降臺和升降架可自由調節(jié)其高度?？稍诨蹆葯M向移動的豎尺和固定的橫尺用以測量撞擊球的高度h、被撞球的高度y和靶心與被撞球的橫向距離x。

2.不同大小、不同材料的撞擊球和被撞球。3.游標卡尺、電子天平、鋼尺等。

2021/5/98五、實驗內容與操作步驟(1)測量撞擊球的質量m、直徑d，靶心的位置x，被撞球的高度y，記錄數(shù)據(jù)。(2)根據(jù)靶心的位置x及被撞球的高度y推導并計算撞擊球的初始高度的理論值。(3)調整儀器，盡量保證兩球發(fā)生正碰(思考：如何能做到？)一、觀察電磁鐵電源切斷時，單擺小球只受重力及空氣阻力時運動情況，觀察二球碰撞前后的運動狀態(tài)。測量二球碰撞的能量損失。2021/5/99(4)讓撞擊球撞擊被撞球，記下被撞球擊中靶紙的位置x1.(可撞擊多次球平均)，據(jù)此計算碰撞前后總的能量損失△E為多少？應對撞擊球的高度作怎樣的調整，才可使擊中靶心？(預習時應執(zhí)行推導有關公式。)(5)對撞擊球的高度作調整后，再重復若干次試驗，以確定能擊中靶心的h值；請老師檢查被撞球擊中靶紙的位置后記下此h值。(6)觀察二小球在碰撞前后的運動狀態(tài)，分析碰撞前后各種能量損失的原因。2021/5/910六、數(shù)據(jù)處理表1打靶前各參數(shù)測量值球的質量m/g球的直徑d/cmy/cmx/cmH0計算值/cm1、數(shù)據(jù)測量：2021/5/9112、打靶記錄：h0/cm打靶次數(shù)中靶環(huán)數(shù)擊中位置x1/cm平均值x/cm修正值△h/cmh1/cm打靶次數(shù)中靶環(huán)數(shù)擊中位置x1/cm平均值x/cm修正值△h/cm2021/5/9123、結論：根據(jù)計算實驗結果得到能擊中十環(huán)靶心的h最佳值為__________cm.本地區(qū)重力加速度為g=9.80m/s2，碰撞過程中的總能量損失為：____________△E=mg(h1-h0)=()j2021/5/913二、測量碰撞打靶中的A類不確定度?，F(xiàn)以h=cm，

y=cm進行打靶。其X的數(shù)據(jù)如表3所示：表3在相同條件下，記錄重復10吃測量結果打靶次數(shù)12345678910X位置2021/5/914七、思考與討論1、如果兩質量不同的球有相同的動量，它們是否也具有相同的動能？如果不等，哪個動能大？

2、找出本實驗中，理論值和實驗值不同的原因（除計算錯誤和操作不當原因外）。

3、在質量相同的兩球