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碰撞打靶实验 求是中楼202 内容介绍 实验简介 实验目的 实验原理 仪器与设备 实验内容与操作步骤 数据处理 思考与讨论 一、实验简介 物体间的碰撞是自然界中普遍存在的现象；单摆运动和平抛运动是运动学中的基本内容；能量守恒与动量守恒是力学中的重要概念。 二、实验目的 本实验研究两个球体的碰撞及碰撞前后的单摆运动和平抛运动，应用已学到的力学定律去解决打靶的实际问题；特别是从理论分析与实践结果的差别上，研究实验过程中能量损失的来源，自行设计实验来分析各种损失的相对大小，从而更深入地理解力学原理，并提高分析问题、解决问题的能力。 三、实验原理 当被撞去的高度为y,撞击球与被撞击球高度差的理论值为h0时，被撞球实际击中靶纸的位置为x1x,由此得碰撞系统在整个运动过程的能量损失为 由此，若使被撞球击中靶心，撞击球的初始高度为调高至h，即使得 mgh-mgh0=△E=mg( ) △h=h-h0= , h=h+ 四、仪器与设备 五、实验内容与操作步骤 (4)让撞击球撞击被撞球，记下被撞球击中靶纸的位置x1.(可撞击多次球平均)，据此计算碰撞前后总的能量损失△E为多少？应对撞击球的高度作怎样的调整，才可使击中靶心？(预习时应执行推导有关公式。) (5)对撞击球的高度作调整后，再重复若干次试验， 以确定能击中靶心的h值；请老师检查被撞球击中 靶纸的位置后记下此h值。 (6)观察二小球在碰撞前后的运动状态，分析碰撞前后各种能量损失的原因。 六、数据处理 七、思考与讨论 * * 1、撞击球下摆至最低点过程，机械能守恒： m1gh0=1/2m1v2 2、撞击球与被撞球发生完全弹性碰撞（正碰），动量守恒： m1=m2=m, v′=v 3、被撞球以初始速率做v做平抛运动： x=vt (1)、(2)、(3)式得: 式中，x为靶心位置，y为被撞球的高度，h0为撞击球与被撞球高度差的理论值。 1.“碰撞打靶”装置（如图所示）。用两细绳挂在两杆上的铁质“撞击球”被吸在升降架上的电磁铁下；与撞击球质量直径都相同的“被撞球”放在升 降台上。升降台和升降架可自由调节其高度。可在滑槽内横向移动的竖尺和固定的横尺用以测量撞击球的高度h、被撞球的高度y和靶心与被撞球的横向距离x。 2. 不同大小、不同材料的撞击球和被撞球。 3. 游标卡尺、电子天平、钢尺等。 ? (1)测量撞击球的质量m、直径d，靶心的位置x，被撞球的高度y，记录数据。 (2)根据靶心的位置x及被撞球的高度y推导并计算撞击球的初始高度的理论值。 (3)调整仪器，尽量保证两球发生 正碰(思考：如何能做到？) 一、观察电磁铁电源切断时，单摆小球只受重力及空气阻力时运动情况，观察二球碰撞前后的运动状态。测量二球碰撞的能量损失。 表1 打靶前各参数测量值 H0计算值/cm x/cm y/cm 球的直径d/cm 球的质量m/g 1、数据测量： 2、打靶记录： 修正值△h/cm 平均值x/cm 击中位置x1/cm 中靶环数 打靶次数 h1/cm 修正值△h/cm 平均值x/cm 击中位置x1/cm 中靶环数 打靶次数 h0/cm 3、结论：根据计算实验结果得到能击中十环靶心的h最佳值为__________cm.本地区重力加速度为g=9.80m/s2，碰撞过程中的总能量损失为：____________ △E=mg(h1-h0)=( )j 二、测量碰撞打靶中的A类不确定度。现以h= cm， y= cm进行打靶。其X的数据如表3所示： 表3 在相同条件下，记录重复10吃测量结果 X位置 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 打靶次数