1、西安交通大學實驗報告西安交通大學大學物理仿真實驗報告班級：信息04學號：10052079姓名：柴姝奇 實驗名稱 碰撞過程中守恒定律的研究 共 5 頁系 別_電信學院_ 實 驗 日 期1年月3日專業班級_信息04_實 驗 報 告 日 期1年月13日姓 名_柴姝奇_學號_10052079_ 報 告 退 發 ( 訂正 、 重做 )教 師 審 批 簽 字 一、實驗簡介動量守恒定律和能量守恒定律在物理學中占有非常重要的地位。力學中的運動定理和守恒定律最初是沖牛頓定律導出來的，在現代物理學所研究的領域中存在很多牛頓定律不適用的情況，例如高速運動物體或微觀領域中粒子的運動規律和相互作用等，但是能量守恒定律仍

2、然有效。因此，能量守恒定律成為了比牛頓定律更為普遍適用的定律。本實驗的目的是利用氣墊導軌研究一維碰撞的三種情況，驗證動量守恒和能量守恒定律。定量研究動量損失和能量損失在工程技術中有重要意義。同時通過實驗還可提高誤差分析的能力。二、實驗目的利用氣墊導軌研究一維碰撞的三種情況，驗證動量守恒和能量守恒定律；通過實驗提高誤差分析的能力。三、實驗原理如果一個力學系統所受合外力為零或在某方向上的合外力為零，則該力學系統總動量守恒或在某方向上守恒，即（1）。實驗中用兩個質量分別為m1、m2的滑塊來碰撞，若忽略氣流阻力，根據動量守恒有（2）對于完全彈性碰撞，要求兩個滑行器的碰撞面有用彈性良好的彈簧組成的緩沖器

3、，我們可用鋼圈作完全彈性碰撞器；對于完全非彈性碰撞，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，無論哪種碰撞面，必須保證是對心碰撞。當兩滑塊在水平的導軌上作對心碰撞時，忽略氣流阻力，且不受他任何水平方向外力的影響，因此這兩個滑塊組成的力學系統在水平方向動量守恒。由于滑塊作一維運動，式（2）中矢量v可改成標量，其方向由正負號決定，若與所選取的坐標軸方向相同則取正號，反之，則取負號。1完全彈性碰撞完全彈性碰撞的標志是碰撞前后動量守恒，動能也守恒，即 （3）（4）由（3）、（4）兩式可解得碰撞后的速度為（5）（6）如果v20=0，則有（7） （8）動量損失率:（9）能量損

4、失率:（10）理論上，動量損失和能量損失都為零，但在實驗中，由于空氣阻力和氣墊導軌本身的原因，不可能完全為零，但在一定誤差范圍內可認為是守恒的。2完全非彈性碰撞碰撞后，二滑塊粘在一起以10同一速度運動，即為完全非彈性碰撞。在完全非彈性碰撞中，系統動量守恒，動能不守恒。（11）在實驗中，讓v20=0，則有（12）（13）動量損失率（14）動能損失率（15）3一般非彈性碰撞一般情況下，碰撞后，一部分機械能將轉變為其他形式的能量，機械能守恒在此情況已不適用。牛頓總結實驗結果并提出碰撞定律：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，比值稱為恢復系數，即（16）恢復系數e由碰撞物體的質料決定

5、。E值由實驗測定，一般情況下0<e<1，當e=1時，為完全彈性碰撞；e=0時，為完全非彈性碰撞。四、實驗儀器氣軌、氣源、滑塊、擋光片、光電門、游標卡尺、米尺和光電計時裝置等。五、實驗內容氣墊導軌調平研究三種碰撞狀態下的守恒定律（1）取兩滑塊、，且>，用物理天平稱、的質量（包括擋光片）。將兩滑塊分別裝上彈簧鋼圈，滑塊置于兩光電門之間（兩光電門距離不可太遠），使其靜止，用碰，分別記下通過第一個光電門的時間t10和經過第二個光電門的時間t1，以及通過第二個光電門的時間t2，重復五次，記錄所測數據，數據表格自擬，計算、。（2）分別在兩滑塊上換上尼龍搭扣，重復上述測量和計算。（3）分別

6、在兩滑塊上換上金屬碰撞器，重復上述測量和計算。六、數據記錄與處理 （1）完全彈性碰撞的情況 （2）一般非完全彈性碰撞 （3）完全非彈性碰撞七、實驗總結在完全彈性碰撞中，系統總動量、總動能前后守恒，相差在允許的范圍內；在完全非彈性碰撞中，系統動量守恒，但動能不守恒；在一般彈性碰撞中，動能不守恒。八、思考題碰撞前后系統總動量不相等，試分析其原因。答：導致碰撞前后系統總動量不相等原因有：導軌不平、導軌摩擦、空氣阻力等?；謴拖禂礶的大小取決于哪些因素？答：恢復系數e與碰撞滑塊的材料有關。你還能想出驗證機械能守恒的其他方法嗎？答：（1）用擺球法驗證機械能守恒定律：把一個擺球用細線懸掛起來并拉到一定的高度，然后放開，擺球在擺動過程中