碰撞打靶实验.ppt.ppt

设计性实验
碰撞打靶实验
赵家群讲师
理学院物理实验中心
基本知识
:指两物体相互接触时,运动状态发生迅速变化的现象。(“正碰”是指两碰撞物体的速度都沿着它们质心连线方向的碰撞;其他碰撞则为“斜碰”。)
:在碰撞过程中没有机械能损失的碰撞。
:碰撞过程中,形变不能恢复,机械能不守恒,其中一部分转化为内能(热能)。
:将物体用一定的初速度沿水平方向抛出,在不计空气阻力的情况下,物体所作的运动称为平抛运动。
:一个系统不受外力或所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变,这个结论叫做动量守恒定律。
:合外力对物体没有做功和所做的功为零。物体在势能和动能相互转化过程中,物体的总机械能(即势能和动能总和)保持不变。
设计目的
物体间的碰撞是自然界中普遍存在的现象;单摆运动和平抛运动是运动学中的基本内容;能量守恒与动量守恒是力学中的重要概念。本实验研究两个球体的碰撞及碰撞前后的单摆运动和平抛运动,应用已学到的力学定律去解决打靶的实际问题;特别是从理论分析与实践结果的差别上,研究实验过程中能量损失的来源,自行设计实验来分析各种损失的相对大小,从而更深入地理解力学原理,并提高分析问题、解决问题的能力。
实验装置
铁球的质量:;铜球的质量:
铝球的质量:;撞击球质量:撞击球球的直径均为:
设计原理
x
h
假设撞击球的质量为M,被撞球的质量为m,单摆向下运动的过程有:
两球相碰的瞬间,据动量守恒有:
被撞球被撞击后做平抛运动,假设下落的时间为,有
由以上公式得:
由能量守恒有
设计要求
()以及球的高度y0(),计算若无能量损失时撞击球的初始高度理想值h0。
,根据被撞击球的落点调整h值,使被撞击球尽可能击中靶心。
,记录每次打靶的h值和x值实验数据;据其中最接近靶心的一组数据计算碰撞过程前后机械能的总损失为多少。