碰撞实验论文

学院：物理科学与技术学院 专业：测控技术与仪器 学号：201210801156 姓名：柏迪 摘要：碰撞实验在物理实验中表现为气轨上两滑块的相互作用。完全弹性碰撞下，两滑块碰撞前后去势能变化，系统的动量守恒，机械能也守恒。完全弹性碰撞下，有一部分动能转化为内能，碰撞前后系统的动量守恒，而机械能不守恒。

关键词：碰撞、完全、弹性、动量、机械能、速度、守恒

（一）碰撞实验前提

（1）由于碰撞过程十分短暂，碰撞物体间的冲力远比外界阻力（如实验中气轨上滑块的摩擦阻力、空气阻力及粘滞力）大，外界阻力可以忽略，两物体组成的系统可视为孤立系统，动量守恒，但机械能不一定守恒。

（2）普通力学中碰撞速度的方向在两物体质心联系上，碰撞时的相互作用也在质心上，过碰撞简称为正碰，而普物实验中研究的是两物体的正碰。

（二）碰撞的分类

根据碰撞前后两物体是否守恒，将碰撞分为两类，总动量守恒的尾完全弹性碰撞；不守 恒的尾非完全弹性碰撞。完全弹性碰撞是理想的极端情形，实际上两物体碰撞是非弹性碰撞。如果两物体碰撞后不再分离，以同一速度运动，这是非完全弹性碰撞的极端情形，又叫完全完全非弹性碰撞。由于非完全弹性碰撞中动能一部分转化为内能且不知转化多少，研究起来比较复杂，所以普物实验中研究的是完全弹性碰撞与非完全弹性碰撞这两种极端情形下面验证动量守恒定律。

（三）实验原理

（1）完全弹性碰撞

（2）完全非弹性碰撞

（四）实验步骤与

内容

1.在完全弹性碰撞情形下验

证动量守恒定律

（1）3

（2）

（3）

（4）

(5)

2.在完全非弹性碰撞情形下验证动量守恒定律

（1）

(2)

…..

（五）实验数据记录

1.完全弹性碰撞数据记录

2.完全非弹性碰撞数据记录

（六）相对误差与误差分析

（七）注意事项

（九）总结

参考文献

【1】赵近芳 《大学物理学第3版上》 北京邮电大学出版社 20xx年1月

【2】全日制普通高中高级中学教科书《物理第二册（上）》 人们教育出版社中学物理室编著 20xx年10月

【3】覃以威 《大学物理实验（1）》 广西师范大学出版社 20xx年4月

【4】徐子民 《普物实验》中大理学院理编印 19xx年10月

 

第二篇：碰撞实验论文xiugai

碰撞实验验证动量守恒的论文

学院：职师学院 专业：汽修 学号：201213201346 姓名：欧阳斌

摘要：碰撞实验在物理实验中表现为气轨上两滑块的相互作用。完全弹性碰撞下，两滑块碰撞前后无势能变化，系统的动量守恒，机械能也守恒。完全弹性碰撞下，有一部分动能转化为内能，碰撞前后系统的动量守恒，而机械能不守恒。下面就已碰撞实验来验证动量守恒定律。

关键词：碰撞、弹性、动量、机械能、守恒

（一）碰撞实验前提

（1）由于碰撞过程十分短暂，但外力还是存在的，只是碰撞物体间的冲力远比外界阻力（如实验中气轨上滑块的摩擦阻力、空气阻力及粘滞力）大，外界阻力可以忽略，两物体组成的系统可视为孤立系统【1】，动量守恒，但机械能不一定守恒。

（2）普通力学中碰撞速度的方向在两物体质心联线上，碰撞时的相互作用也在质心上，过碰撞简称为正碰，而普物实验中研究的是两物体的正碰【2】。

（二）碰撞的分类

根据碰撞前后两物体是否机械能守恒来分类的，在碰撞前后要是动量守恒，机械能也守恒，这种碰撞就是完全弹性碰撞；要是碰撞前动量守恒，但是机械能不守恒，这种碰撞就是完全非弹性碰撞。由于完全非弹性碰撞中动能一部分转化为内能且不知转化多少，研究起来比较复杂，所以普物实验中研究的是完全弹性碰撞与完全非弹性碰撞这两种极端情形下验证动量守恒定律。

（三）实验原理

（1）完全弹性碰撞

完全弹性碰撞下，系统的动量守恒，机械能也守恒，实验中，将两滑块相碰端装上缓冲弹簧圈，由于缓冲弹簧圈形变后能迅速恢复原状，系统的机械能近似无损失，从而实现两滑块的完全弹性碰撞。由于两滑块碰撞前后无势能无势能的变化故系统的机械能守恒就体现为系统的总动能守恒。即 1111222m1v10+m2v20=m1v12+m2v2 （4—3 2222

若两个滑块质量相等，即m1?m2?m 且v20?0 ，则由式（4—2）和式（4—3），得到两个滑块彼此交换速度，即v1?0 ，v10?v2 若两个滑块质量质量不相等，即m1?m2，仍令v20?0 ，则有:

22m1v10= m1v1+ m2v2和m1v10=m1v12+m2v2

将上面两式联立，可解得 m?m22m1 v1?1v10 v2?v10 m1?m2m1?m2 若m1?m，则，，即两滑块反向运动；若 v?0m1?m2，两滑块则始终同向运动。v?0122

（2）完全非弹性碰撞

若两滑块相碰后，两者粘在一起以相同速度沿直线运动，则称这种碰撞为完全非弹性碰撞，此特点是碰撞前后系统的动量守恒，而机械能不守恒。在实验中将滑块碰撞端装上尼龙粘胶扣，以使两滑块碰撞后粘在一起以相同的速度运动，从而实现完全非弹性碰撞。 设完全弹性碰撞后两滑块的共同速度为v，即v1?v2?v ，则有

m1v10?m2v20? m1v1? m2v2

所以 v=(m1v10+m2v20)/(m1+m2)

当m1?m2时，且v20?0 ，则有v=v10/2

（四）实验步骤与内容

1．在完全弹性碰撞情形下验证动量守恒定律

（1）将气垫导轨调成水平，数字毫秒计的功能键选择“碰撞”，使数字毫秒计处于正常工作状态。

（2）取两个质量近似相等的滑块，分别装上挡光片和弹簧圈，用天平称出两个滑块的质量m1 和m2（包括挡光片和弹簧圈，此时有m1?m2）

（3）接通气阀后，讲滑块m2置于两光电门之间（两光电门距离不可太远），并令它静止，让滑块m1 与m2相撞，两滑块碰撞之后，滑块m1 将静止，而滑块m2以速度v2 向前运动，记下m1 通过第一个光电门的时的速度v10和m2 通过光电门的速度v2

（4）重复实验3次，记录所测数据填入表格。

（5）利用所得诗句分别验证每次碰撞前后的动量是否守恒，并计算相对误差?p ，其中m2v2为末动量，m1v10为碰撞前的总动量，写出实验结论。 2在完全非弹性碰撞情形下验证动量守恒定律

（1） 在选定的连个滑块的相碰端安装尼龙粘胶扣。

（2） 接通气阀后，将滑块置于两光电门之间，并令它静止，让滑块与物块相撞，两滑块

碰撞之后，两滑块粘在一起以相同速度运动。 （3） （4）步同上/（4）、（5）步

（五）实验数据记录

|p?p10|

由 E?1可算得相对误差，误差分析：（1）实验前气垫没有调平（2）滑块与气垫

p10

之间的摩擦力（3）空气阻力与粘滞力。

（七）注意事项

（1）实验时使滑块m1与m2的质量差不超过2g，完全弹性碰撞时碰撞前滑块m1的速度V10与碰撞后滑块m2的速度V2速度差不超过1cm/s，完全非弹性碰撞是速度 V10与2V2速度差不超过1cm/s。

（2）实验时，应保证安装在滑块上的弹簧圈是对称且牢固的，以保证对心碰撞，尽量避

免滑块碰撞时晃动。

（3）实验时，最好不要用手直接推滑块m1去撞滑块m2，这样被推得滑块速度不均匀，会

导致更多的实验误差，可通过缓冲弹簧来推动滑块m1，也可在滑块m1后面再加一小滑块，

用小滑块去推动滑块m1，以保证推力和轨面平行。

（4）实验前要把气垫导轨天水平，还有不要在气泵没有打开的情况下把滑块放到气垫导轨上，避免滑块变形。

（5）两光电门的距离应尽量小，使碰撞的物体一碰撞的瞬间速度被记录下来，让被碰的物体被碰撞瞬间的速度记录下来，这样误差没有那么大。

（八）碰撞实验的应用

碰撞实验用于包装件在运输过程中承受多少次重复性机械碰撞的耐冲击强度及包装对内装物的保护能力。还运用于交警部门的限速依据，如果速度过大，动量过大，造成的损失不可估量，所以限速是非常必要的。

(九)总结

在误差允许范围内，碰撞的两个物体在没有收到合外力、合外力为零或者内力远远大于外力的情况下，两物体的前后总动量保持不变，即动量守恒。在验证定理时，可以联系生活中的各种现象，化抽象为形象，化复杂为简单具体。留心观察身边的事物，把理论知识与实践联系起来，这样才能使学有所收，学有所用。

参考文献

【1】杨述武主编《普通物理实验》第四版 北京；高等教育出版社 20xx年

【2】全日制普通高中高级中学教科书《 物理第二册（上）》 人民教育出版社中学物理室编著 20xx年10月

【3】覃以威 主编的《大学物理实验（1）》 广西师范大学出版社 20xx年8月第三次印刷

【4】贾玉润，王公治，凌佩玲.《大学物理实验【M】》.上海复旦大学出版社，19xx年3月

【5】王殿元《大学物理实验》北京；北京邮电大学出版社，2004