關(guān)于彈性與非彈性碰撞的物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、一，實(shí)驗(yàn)原理如果一個(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)中用兩個(gè)質(zhì)量分別為m、m的滑塊來(lái)碰撞（圖4.1.2-1 ）,若忽略氣流阻力，根據(jù)動(dòng)量守恒有（ 2）對(duì)于完全彈性碰撞，要求兩個(gè)滑行器的碰撞面有用彈性良好的彈簧組成的緩沖器，我們可用鋼圈作完全彈性碰撞器；對(duì)于完全非彈性碰撞，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，無(wú)論哪種碰撞面，必須保證是對(duì)心碰撞。當(dāng)兩滑塊在水平的導(dǎo)軌上作對(duì)心碰撞時(shí)， 忽略氣流阻力， 且不受他任何水平方向外力的影響， 因此這兩個(gè)滑塊組成的力學(xué)系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒。 由于滑塊作

2、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(hào)決定，若與所選取的坐標(biāo)軸方向相同則取正號(hào)，反之，則取負(fù)號(hào)。1 完全彈性碰撞完全彈性碰撞的標(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如果V20 = 0,貝U有（ 7）（ 8）動(dòng)量損失率為（ 9）能量損失率為（ 10）理論上， 動(dòng)量損失和能量損失都為零， 但在實(shí)驗(yàn)中， 由于空氣阻力和氣墊導(dǎo)軌本身的原因，不可能完全為零，但在一定誤差范圍內(nèi)可認(rèn)為是守恒的。2. 完全非彈性碰撞碰撞后，二滑塊粘在一起以 10 同一速度運(yùn)動(dòng)，即為完全非彈性碰撞。在完全非彈性碰撞中，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，動(dòng)能不守恒。（

3、 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15)3 一般非彈性碰撞一般情況下， 碰撞后， 一部分機(jī)械能將轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰浚?機(jī)械能守恒在此情況已不適用。 牛頓總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并提出碰撞定律： 碰撞后兩物體的分離速度與碰撞前兩物體的接近速度成正比，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(cè)定，一般情況下 0em,用物理天平稱 m、m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(mén)之間（兩光電門(mén)距離不可太遠(yuǎn)），使其靜止，用m碰m,分別記下m通過(guò)第一個(gè)光電門(mén)的時(shí)間110和經(jīng)過(guò)第二個(gè)光電門(mén)的時(shí)間Ati,

4、以及m通過(guò)第二個(gè)光電門(mén)的時(shí)間 t2,重復(fù)五次，記錄所測(cè)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(cè)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(cè)量和計(jì)算。2 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（1） a=0時(shí)，測(cè)量 m mi、m、s、vi、V2,計(jì)算勢(shì)能增量 mgs和動(dòng)能增量，重復(fù) 五次測(cè)量，數(shù)據(jù)表格自擬。（ 2 ） 時(shí)，（即將導(dǎo)軌一端墊起一固定高度h， ），重復(fù)以上測(cè)量。四，數(shù)據(jù)處理完全彈性碰撞數(shù)據(jù)處理一般非彈性碰撞數(shù)據(jù)處理完全非彈性碰撞數(shù)據(jù)處理：1碰撞前后系統(tǒng)總動(dòng)量不相等，試分析其原因。答： 滑塊在碰撞過(guò)程中總會(huì)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。2