文档介绍：word
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大学物理仿真实验
——碰撞与动量守恒
实
验
报
告
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实验简介：
动量守恒定律和能量守恒定律在物理学中占有非常重要的地位。力学中的运动定理和守恒定律最初是冲牛顿定律导出来的，在现代物理学所研究的领域中存在很多牛顿定律不适用的情况，例如高速运动物体或微观领域中粒子的运动规律和相互作用等，但是能量守恒定律仍然有效。因此，能量守恒定律成为了比牛顿定律更为普遍适用的定律。
本实验的目的是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。定量研究动量损失和能量损失在工程技术中有重要意义。同时通过实验还可提高误差分析的能力。
二、实验容：
1．研究三种碰撞状态下的守恒定律
〔1〕取两滑块m1、m2，且m1>m2，用物理天平称m1、m2的质量〔包括挡光片〕。 将两滑块分别装上弹簧钢圈，滑块m2置于两光电门之间〔两光电门距离不可太远〕，使其静止， 用m1碰m2，分别记下m1通过第一个光电门的时间Δt10和经过第二个光电门的时间Δt1， 以与m2通过第二个光电门的时间Δt2，重复五次，记录所测数据，数据表格自拟，计算、。
〔2〕分别在两滑块上换上尼龙搭扣，重复上述测量和计算。
〔3〕分别在两滑块上换上金属碰撞器，重复上述测量和计算。
2．验证机械能守恒定律
〔1〕a=0时，测量m、m’、me、s、v1、v2，计算势能增量mgs和动能增量，重复五次测量，数据表格自拟。
〔2〕 时，〔即将导轨一端垫起一固定高度h，〕，重复以上测量。
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三、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，如此该力学系统总动量守恒或在某方向上守恒，即
〔1〕
实验中用两个质量分别为m1、m2的滑块来碰撞〔-1〕，假如忽略气流阻力，根据动量守恒有
〔2〕
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，假如与所选取的坐标轴方向一样如此取正号，反之，如此取负号。
1．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
〔3〕
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〔4〕
由〔3〕、〔4〕两式可解得碰撞后的速度为
〔5〕
〔6〕
如果v20=0，如此有
〔7〕
〔8〕
动量损失率为
〔9〕
能量损失率为
〔10〕
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