西安交通大学实验报告
课程__大学物理实验__实验名称___碰撞和动量守恒___
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系别_______电气工程学院________实 验 日 期 2011 年 5 月 24日 专业班号_____电气XX___组别__交报告日 期 2011 年 5 月 27日
姓名____XX____学号____2XXX___报 告 退 发 （订正、重做）
同组者________________________________教师审批签字
实验名称 碰撞和动量守恒
一、 实验目的
1. 利用气垫导轨研究一维碰撞的三种情况，验证动量守恒和能量守恒定律； 2. 定量研究动量损失和能量损失在工程技术中有重要意义； 3. 通过实验提高误差分析的能力。
二、 实验原理
1.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：
2.
完全弹性碰撞的标志是碰撞前后动量守恒，动能也守恒，即
上两式可解得碰撞后的速度为
如果v2=0，则有
动量损失率为
能量损失率为
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。
3. 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。
在实验中，让v20=0，则有
动量损失率
动能损失率
4.一般非弹性碰撞
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与碰撞前两物体的接近速度成正比，比值称为恢复系数，即
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0
5.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α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me，根据机械能守恒定律，有
式中s为砝码m下落的距离，v1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
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。
三、 实验内容
1.气垫导轨的调平 点出毫秒表，支脚旋钮，滑块，通过调节三旋钮，使两光电门时间差小于1ms，调解后t1=24.8，t2=23.9，满足条件。
2.验证动量守恒定律
点数数据记录表，开始实验，记录数据如下表： 表一、完全弹性碰撞
表二、完全非弹性碰撞
表三、一般非弹性碰撞
四、 实验结论
1. 由表中数据可知，在误差范围内，两滑块无论是弹性碰撞还是非弹性
碰 撞动量都守恒。在完全弹性碰撞时动能的损失最小，趋近于零；在完全非弹性碰撞时系统动能的损失最大。
2. 实验中由于装置存在一定的系统误差，使得数据的结果发生误差，以
至于所记录的数据计算出的动量损失率结果出现正值和负值。
五、思考题
1．碰撞前后系统总动量不相等，试分析其原因。
答：实验过程中始终存在一定的系统误差，比如气垫的摩擦力不为零，
质量的测量不够精准。碰撞过程中没有发生完全的正碰。
2．恢复系数e的大小取决于哪些因素？
答：主要取决于碰撞的类型，如果发生的是弹性碰撞e=1，如果为非弹性碰撞就小于1；同时恢复系数还受装置的摩擦力影响。 3.你还能想出验证机械能守恒的其他方法吗？
答：可以通过自由落体运动证明机械能守恒。