文档介绍：西安交通大学高级物理试验汇报
课程名称：高级物理试验 试验名称：碰撞试验
系 别： 试验日期：12月2日
姓名： 班级： 学号：
试验名称：碰撞试验
试验目标
1．设计不一样试验验证一系列力学定律；
2．熟悉试验数据处理软件datastudio应用。
试验原理
动量守恒定理：
若作用在质点系上全部外力矢量和为零，则该质点系动量保持不变。即：
imivix=constant
依据该定理，我们将两个相互碰撞小车看作一个质点系时，因为在忽略多种摩擦阻力情况下外力矢量和为零，所以两个小车动量之和应该一直不变。
动量定理：
物体在某段时间内动量增量，等于作用在物体上协力在同一时间内冲量。即：
mv2-mv1=t1t2Fdt
其中F在t1到t2内积分，依据积分几何意义能够用F-t曲线和坐标轴面积来计算。
机械能守恒定理：
在仅有保守力做功情况下，动能和时能能够相互转化，不过动能和势能总和保持不变。
在质点系中，若没有势能改变，若无外力作用则质点系动能守恒。
弹簧劲度系数：
由胡克定律：
F=kx
在得到F随x改变关系情况下就能够依据曲线斜率计算出劲度系数。
碰撞：
碰撞能够分为完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞和非完全弹性碰撞。完全弹性碰撞满足机械能守恒定律和动量守恒定律，完全非弹性碰撞和非完全弹性碰撞则只满足动量守恒定律而不满足机械能守恒定律。
试验设计
摩擦力测量：
给小车一初速度使之在调整为水平轨道上运动，同时统计其运动过程中速度随时间改变图。
用直线拟合所得到v-t图像，所得斜率即为加速度a，进而可得小车所受摩擦力为f=ma,并有小车和导轨之间滚动摩擦因数为μ=a/g。
胡克定律测量弹性系数：
使小车运动并撞向弹簧（注意速度不应太大以免直接撞到弹簧后边传感器），统计该过程中弹簧弹力随小车位移改变图线。因为相撞过程中小车位移和弹簧保持一致，所以求得相撞阶段F-x图像斜率△F/△x即为弹簧劲度系数。
验证动量定理
仍然给小车一初速度，让小车撞向弹簧，统计相撞过程中弹簧弹力随时间改变图线和小车速度随时间改变图。依据F-t图求其在碰撞过程中积分即为冲量t1t2Fdt，而动量改变量则可由碰撞前后速度改变量和质量相乘求得m△v。
验证机械能守恒定理和动量守恒定理
爆炸：（动量守恒）
两小车连接在一起，忽然间将二者弹开，使二者取得相反速度运动。统计二者运动速度随时间改变曲线。其中让一个小车运动经过弹簧反弹从而使得两小车同向运动比较其运动速度。
（2）非完全弹性碰撞：（动量守恒，机械能不守恒）
给两个小车相向速度，使它们相撞，相撞端内置磁铁使它们相互吸引，因为磁铁引力有限二者又各自弹开反向运动。统计二者速度随时间改变图，能够计算前后动量和动能。
（3）以下三个是机械能守恒和动量守恒验证：
因为在这里只分析小车之间碰撞，不包含势能改变，所以机械能守恒表现为动能守恒。
①两小车质量基础相等一个运动小车撞一个静止小车：
两小车一个静止一个运动，二者质量基础相等。让运动小车A撞静止小车B，然后二者交换速度，B运动而A静止。B撞到弹簧后返回又撞到静止A，于是再次交换速度，B静止而A运动。统计二者运动速度相关时间图线，能够验证每次发生碰撞时动量和动能是否守恒。
②大质量运动碰小质量静止：
两小车质量差异较大，大质量小车A，小质量小车B。B静止而A运动，A撞到B以后，A以较小速度继续原方向运动，B以较大速度开始运动，B撞到弹簧后返回再次撞到A，A反向运动，B再次改变方向朝弹簧运动并
再次撞到弹簧。这几次碰撞过程中全部应该遵守动量守恒和动能守恒。统计两小车速度随时间改变即可验证。
③同时反向运动质量基础相等相撞：
同时推进两质量基础相等小车相向运动，相撞以后二者基础上速度交换。统计二者速度随时间改变曲线即可验证动能守恒和动量守恒。
试验数据及其处理
（一）基础试验数据：
以下数据是试验中用到器材基础参数
铁棒1：m1=
铁棒2：m2=
小车A：mA=
小车B：mB=
（二）试验具体内容及数据：
：
小车质量为mA=，
统计v-t图像以下所表示（其中v为小车以一定初速度只受摩擦力运动速度）：
用线性拟合方法分析小车只受摩擦力运动区段图线，由图可知，加速度大小为
a=±（m/s2）≈ m/s2，
∴摩擦力f=a·m=××10-3N=×10