实验五.碰撞实验(教案).docx

实验五.碰撞实验(教案).docx实验五碰撞实验
［目的］
验证动量守恒定律；
了解非完全弹性碰撞与完全非弹性碰撞的特点。
［仪器和用具］
气垫导轨全套（L-QG-T-2000/）（导轨，气源，大滑块，小滑块，尼龙粘胶带，碰撞弹簧）;
电脑计时器（MUJ-6B型）；
物理天平（TW-1B型）；
图2-20气垫导轨全貌图
使用气轨注意事项：
（1） 气轨轨面和滑块内表面不允许用硬物敲打和撞击，如被碰伤或变形则可能出现接触摩擦 使阻力显著增大；
（2） 严禁在不通气源的情况下将滑块在导轨上来回滑动，否则两者的表面会因干磨擦而损伤。
（3） 滑块严禁掉在桌面或地面上。
（4） 实验前要用纱布或软毛巾蘸少些酒精，擦抹导轨表面和滑块内表面。
（5） 检查轨面喷气孔是否堵塞：气轨供气后，用薄的小纸条逐一检查气孔，发现堵塞要用细 钢丝通一下。
（6） 实验后取下滑块另外放置，用布罩好导轨。
［原理］
当两滑块在水平的导轨上沿直线作对心碰撞时，若略去滑块运动过程中受到的粘滞性阻力和空 气阻力，则两滑块在水平方向除受到碰撞时彼此相互作用的内力外，不受其它外力作用。故根据动
量守恒定律，两滑块的总动量在碰撞前后保持不变。
设如图12-1所示，滑块1和2的质量分别为阴和初2,碰撞前二滑块的速度分别为Vio和V20,
碰撞后的速度分别为V］和V2 ,则根据动量守恒定律有：
mxVw +〃?2 积 20 = 〃?再 +〃?2 积 2 (12-1)
写成标量形式为： m\vw +/n2v20 =/?7lVl +»hV2 (12-2)
式中各速度均为代数值，各V值的正负号决定于速度的方向与所选取的坐标轴方向是否一致.
n n
七0 = 0 1
n n
3
1
2
1
n n
1
/
3
%
n
2
图 12-1
牛顿曾提出“弹性恢复系数”的概念，其定义为碰撞后的相对速度与碰撞前的相对速度的比值。
V — V
一般称为恢复系数，用e表不，即： e=—匚 (12-3)
V10 -％0
当e = l时为完全弹性碰撞，e = 0为完全非弹性碰撞，0<e<l为非完全弹性碰撞。

取大小两个滑块(mx >m2),将滑块2置于A、3光电门之间，使v20 = 0 o推动滑块1以速
度Vio去撞滑块2,碰撞后速度分别为V］和v2,贝上
mtvl0 = mlvl + m2v2
(12-4)
碰撞前后的动能的变化为:
AEk = a。"。'；(12-5)
实际实验时，由于滑块运动受到一定的阻力，又由于导轨会有少许的弯曲，在A门测出的碰前速度 Vm，在B门测出的碰后速度Vi》和V2B，都和碰撞前后瞬间相应的速度有差异，减少差异的办法之 一，是尽可能缩短碰撞点到测速光电门间的距离。办法之二是进行速度修正，因为滑块在“调平” 气轨上运动时仍然有加速度，可参照图12-2测出三个加速度，对相应的速度进行修正，图中滑块位 置为相碰前瞬间的位置，CQ为此时二滑块挡光片中点的位置，A3为实验时光电门的正常位置。
U cj 1 pc| 2 p U
图 12-2

将滑块2置于光电门A3间，而且V20 =。，滑块1以速度