文档介绍：碰撞和动量守恒试验目的: 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. 通过实验还可提高误差分析的能力。实验原理: 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,即实验中用两个质量分别为 m1 、 m2 的滑块来碰撞(图 1) ,若忽略气流阻力,根据动量守恒有对于完全弹性碰撞, 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。?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,即由( 3)、(4 )两式可解得碰撞后的速度为如果 v20=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。?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?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<e<1 ,当 e=1 时,为完全弹性碰撞; e=0 时,为完全非弹性碰撞。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。实验仪器: 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实验内容: 1. 研究三种碰撞状态下的守恒定