一，实验原理
则该力学系统总动如果一个力学系统所受合外力为零或在某方向上的合外力为零,
则该力学系统总动
量守恒或在某方向上守恒，即
(1)
实验中用两个质量分别为 m、m的滑块来碰撞（图4.1.2-1 ），若忽略气流阻力,
根据动量守恒有
\ ... 一 - 一 (2)
对于完全弹性碰撞，要求两个滑行器的碰撞面有用弹性良好的弹簧组成的缓冲器， 我们可用钢圈作完全弹性碰撞器；对于完全非弹性碰撞，碰撞面可用尼龙搭扣、橡皮泥 或油灰；一般非弹性碰撞用一般金属如合金、铁等，无论哪种碰撞面，必须保证是对心 碰撞。
当两滑块在水平的导轨上作对心碰撞时， 忽略气流阻力，且不受他任何水平方向外
力的影响，因此这两个滑块组成的力学系统在水平方向动量守恒。 由于滑块作一维运动,
式（2）中矢量v可改成标量的方向由正负号决定，若与所选取的坐标轴方向相 同则取正号，反之，则取负号。
1?完全弹性碰撞
完全弹性碰撞的标志是碰撞前后动量守恒，动能也守恒，即
聊円。十叫卩力二阳M
聊円。十叫卩力二阳M十牌［匕
(3)
+ +爲=F旳# + 吳诣(4)由（3）、（ 4）两式可解得碰撞后的速度为+2
+ +爲=F旳# + 吳诣
(4)
由（3）、（ 4）两式可解得碰撞后的速度为
+2战列刘
叫=
(5)
(6)
如果V20 = 0,则有
(8)
动量损失率为
僚 珂一卫1 朋卩山一（朋i%+战
(9)
能量损失率为
十丄/K-Va)
2
(10)
理论上，动量损失和能量损失都为零，但在实验中，由于空气阻力和气垫导轨本身 的原因，不可能完全为零，但在一定误差范围内可认为是守恒的。
2.完全非弹性碰撞
碰撞后，二滑块粘在一起以 10同一速度运动，即为完全非弹性碰撞。在完全非弹 性碰撞中，系统动量守恒，动能不守恒。
豹円0
豹円0 +附z唏=（◎ +叫”
(11)
在实验中，让V20 = 0,则有
(12)
V —
(13)叫+邮
(13)
动量损失率
(14)
动能损失率
(15)
3 .一般非弹性碰撞
一般情况下，碰撞后，一部分机械能将转变为其他形式的能量， 机械能守恒在此情 况已不适用。牛顿总结实验结果并提出碰撞定律：碰撞后两物体的分离速度 ■■七_v-与 碰撞前两物体的接近速度成正比，比值称为恢复系数，即
(16)
0<e<1,当 e=1恢复系数e由碰撞物体的质料决定。E值由实验测定，一般情况下 时，为完全弹性碰撞；e=0
0<e<1,当 e=1
图2验证机披能守恒定律
4.验证机械能守恒定律
如果一个力学系统只有保守力做功， 其他内力和一切外力都不作功， 则系统机械能
守恒。如图4.1.2-2所示，将气垫导轨一端加一垫块，使导轨与水平面成a角，把质量 为m的砝码用细绳通过滑轮与质量 m的滑块相连，滑轮的等效质量为 m,根据机械能
守恒定律，有
Kngs = 一（联 + 曲-I■觀+^'g￡sin a
“ （17）
式中s为砝码m下落的距离，vi和V2分别为滑块通过s距离的始末速度。如果将导
轨调成水平，则有
僭寄 =
僭寄 =+（锲 + 聊"+咖#）〔话 -Vj ）
(18)
在无任何非保守力对系统作功时， 系统机械能守恒。但在实验中存在耗散力， 如空 气阻力和滑轮的摩擦力等作功，使机械能有损失，但在一定误差范围内可认为机械能是 守恒的。
二，实验器材
主要由气轨、气源、滑块、挡光片、光电门、游标卡尺、米尺和光电计时装置等。
运用本实验仪器可做多种实验，比如平均速度和瞬时速度、匀速直线运动的研究、牛顿 第二定律的验证、完全非弹性碰撞、非完全弹性碰撞、重力势能与平动动能等。
三，实验内容
1 ?研究三种碰撞状态下的守恒定律
(1 )取两滑块m、m,且m>m，用物理天平称 m、m的质量(包括挡光片)。 将
两滑块分别装上弹簧钢圈，滑块 m置于两光电门之间(两光电门距离不可太远)，使其 静止，用m碰m,分别记下m通过第一个光电门的时间A 110和经过第二个光电门的时 间A ti,以及m通过第二个光电门的时间A t2,重复五次，记录所测数据，数据表格自
拟，计算匚、—
(2 )分别在两滑块上换上尼龙搭扣，重复上述测量和计算。
(3)分别在两滑块上换上金属碰撞器，重复上述测量和计算。
2 ?验证机械能守恒定律
a=0时，测量m m、me、s、Vi、V2,计算势能增量 mgs和动能增量 2(陶+洌+唧)(卩：—V-?)
2 ，重复五次测量，数据表格自拟。
h
sin ce = 一
二否】时，(即将导轨一端垫起一固定高度 h, 二)，重复以上测
四，数据处理
完全弹性碰撞数据处理
岂馥据记录
At: <i(m5)
2
3
斗
5
MI - 3(X)； 0 g
KL = 150. 0
As = IQ 00 mn
\ ：nl| cm /s)
￥i(an /s>
2Z.86
19.29
1^4.4S
17.99
107
17J7
14.52
10.75
13.61
11.29
68.10
57.53
如9 j
53.51
44.30
43.74
51.84
56.59
&7.25
58.Z4
G8.87
93.02
73.40
88,57
14.68
17,30
23.37
18.6S
22.57
-UAA%
ILD收
-1.05%
0.2 9%
0.58%
0.10%
0.51%
-1.89%
1.34%
2.00%
99.57SS
99.32%
100.725-98.56%
9BJ4%
At (ms)
般非弹性碰撞数据处理
完全非弹性碰撞数据处理:
岂馥据记录
碰撞前后系统总动量不相等，试分析其原因。
答：滑块在碰撞过程中总会有能量的损失， 碰撞时的发声，发热等都有能量的损 失。所以，碰撞前后系统总动量不相等。
恢复系数e的大小取决于哪些因素？
答：物体本身属性，滑道是否光滑等
你还能想出验证机械能守恒的其他方法吗？ 答：小球的平抛实验,
推荐访问:实验报告 弹性 与非 碰撞 2020年新版有关弹性与非弹性碰撞物理实验报告