大学物理仿真实验报告——碰撞与动量守恒

⼤学物理仿真实验实验报告碰撞与动量守恒

班级：信息1401 姓名：龚顺学号: 2【实验⽬得】:

1 了解⽓垫导轨得原理，会使⽤⽓垫导轨与数字毫秒计进⾏试验.

2 进⼀步加深对动量守恒定律得理解，理解动能守恒与动量守恒得守恒条件。【实验原理】

当⼀个系统所受与外⼒为零时，系统得总动量守恒，即有

若参加对⼼碰撞得两个物体得质量分别为ｍ1与m2 ，碰撞前后得速度分别为V１０、V２０与V1 、V2.1，完全弹性碰撞在完全弹性碰撞中，动量与能量均守恒,故有：取V20=０，联⽴以上两式有：动量损失率：动能损失率:2，完全⾮弹性碰撞

碰撞后两物体粘在⼀起,具有相同得速度,即有：仍然取V20=0,则有：动能损失率：动量损失率：3,⼀般⾮弹性碰撞中

⼀般⾮弹性碰撞中,两物体在碰撞后，系统有部分动能损失，定义恢复系数:

两物体碰撞后得分离速度⽐两物体碰撞前得接近速度即恢复系数。当Ｖ20=０时有：e得⼤⼩取决于碰撞物体得材料，其值在0～１之间。它得⼤⼩决定了动能损失得⼤⼩。

当e=1时，为完全弹性碰撞；ｅ＝0时，为完全⾮弹性碰撞；0〈e<１时,为⼀般⾮弹性碰撞。动量损失：动能损失:【实验仪器】

本实验主要仪器有⽓轨、⽓源、滑块、挡光⽚、光电门、游标卡尺、⽶尺与光电计时装置等【实验内容】

⼀、⽓垫导轨调平及数字毫秒计得使⽤1、⽓垫导轨调平

打开⽓源，放上滑块,观察滑块与轨⾯两侧得间隙纵向⽔平调节双⽀脚螺丝，横向⽔平调节单⽀脚，直到滑块在任何位置均保持不动,或做极缓慢得来回滑动为⽌。动态法调平，滑块上装挡光⽚,使滑块以缓慢速度先后通过两个相距60cｍ得光电门，如果滑块通过两光电门得时间差⼩于1ms，便可认为轨道已经调平.本实验采⽤动态调节。

２、数字毫秒计得使⽤

使⽤U型挡光⽚，计算⽅式选择B档。

⼆滑块上分别装上弹簧圈碰撞器.将⼩滑块m2置于两个相距40ｃm得光电门之间，使其静⽌,使⼤滑块ｍ1以速度V１0去碰撞m2，从计时器上读出碰撞前后通过S距离所⽤得时间t１0，t１，t2、记录数据.⼆、重复5次测量,计算动量与动能损失。损失率⼩于5％即可认为就是动量守恒得。三、将两个钢圈换成两个尼龙搭扣,重复上述实验.四、将尼龙搭扣换成⾮弹性碰撞器,重复上述实验。【数据处理】

⼀、完全弹性碰撞实验数据

⼆⼀般⾮弹性碰撞实验数据

三完全⾮弹性碰撞实验数据

【实验结论】1 完全弹性碰撞

由实验数据可知,在完全弹性碰撞下系统内⽆机械能得损失，只产⽣机械能得转移，系统动量与机械能同时守恒。2 ⼀般⾮弹性碰撞

由实验数据知,在⾮弹性⼒得作⽤下，系统得⼀部分机械能转化为物体得内能机械能存在损失，机械能不守恒.但在允许误差范围内动量守恒。３完全⾮弹性碰撞

由实验数据可知,当相互作⽤⼒就是完全⾮弹性⼒，此时机械能向内能得转化最⼤,机械能得损失最⼤，机械能不守恒,但此过程中动量守恒。【思考题】

1、碰撞前后系统总动量不相等，试分析其原因.

答:粘滞阻⼒，阻尼系数⼤⼩,系统恢复速度，⽓流速度,系统负载⼤⼩,都会影响实验结果。

２、恢复系数e得⼤⼩取决于哪些因素？答:碰撞物体得材料,系统环境等。

3、您还能想出验证机械能守恒得其她⽅法吗?

答：通过研究⾃由落体运动，单摆运动等⽅法可以验证。