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1、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,1、撞击球下摆至最低点过程，机械能守恒：,m1gh0=
2、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。,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,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
3、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。,五、实验内容与操作步骤,(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
4、状态。测量二球碰撞的能量损失。,(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,表1 打靶前各参数测量值,1、数据测量：,2、打靶记录：,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,七、思考与讨论,
