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碰撞打靶实验文稿.ppt碰撞打靶实验基本知识基本知识 1 1. .碰撞:指两物体相互接触时,运动状态发生迅碰撞:指两物体相互接触时,运动状态发生迅速变化的速变化的现象。( 现象。( ““正碰正碰””是指两碰撞物体的速是指两碰撞物体的速度都沿着它们质心连线方向的碰撞;其他碰撞则度都沿着它们质心连线方向的碰撞;其他碰撞则为为““斜碰斜碰””。) 。) 2 2. .弹性碰撞:在碰撞过程中没有机械能损失的碰弹性碰撞:在碰撞过程中没有机械能损失的碰撞。撞。 3. :碰撞过程中,形变不能恢复,机非弹性碰撞: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)。械能不守恒,其中一部分转化为内能(热能)。 4. :将物体用一定的初速度沿水平方向平抛运动: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。运动称为平抛运动。 5. :一个系统不受外力或所受外力动量守恒定律: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。结论叫做动量守恒定律。 6. :合外力对物体没有机械能的转化和守恒定律: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(即势能和动能转化过程中,物体的总机械能(即势能和动能总和)保持不变。总和)保持不变。设计目的设计目的物体间的碰撞是自然界中普遍存在的现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。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, 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、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。解决问题的能力。实验装置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 0y 假设撞击球的质量为假设撞击球的质量为 M M,被撞球的质量为,被撞球的质量为 m m,单,单摆向下运动的过程有摆向下运动的过程有: : 2 0 0 1 1 ( ) 2 Mg h y Mv ? ?两球相碰的瞬间,据动量守恒有: ' 1 1 2 Mv Mv mv ? ?被撞球被撞击后做平抛运动,假设下落的时间为,有 t 2 01 2 2 d y gt ? ? 0 2 x v t ?由以上公式得: 2 2 0 0 0 20 ( ) 16 ( ) 2 M m x h y d M y ?? ?? 0 ( ) E Mg h h ? ? ?由能量守恒有 2 2 ' 2 1 1 2 1 1 1 2 2 2 Mv Mv mv ? ?设计要求设计要求 1. x x 0 0( ( 至至 之间的某一个整之间的某一个整数)以及球的高度数)以及球的高度 y y 0 0( ( 至至 之间的某一之间的某一个整数),计算若无能量损失时撞击球的初始高个整数),计算若无能量损失时撞击球的初始高度理想值度理想值 h0 h0。。 2. h 0 0高度进行打靶实验,根据被撞击球的落点调整高度进行打靶实验,根据被撞击球的落点调整 h h值,使被撞击球尽可能击中靶心。值,使被撞击球尽可能击中靶心。 3. ,记录每次打靶的再进行四次打靶实验,记录每次打靶的 h h值和值和 x x值值实验数据;据其中最接近靶心的一组数据计算碰