实验二十一 观察碰撞中的动能

实验目的

观察碰撞中动能的变化。

实验原理

采用几组不同的碰撞接触物,观察动能的损失。

实验器材

朗威DISLab、计算机、气垫导轨、天平等。

实验装置图

同图19-4。

实验过程与数据分析

1.调用实验十九中的完全非弹性碰撞的实验数据(实验数据的保存和调用方法详见《用户手册》),输入计算碰前、碰后动能的公式和动能损失相对百分比公式:e1=0.5*0.230*(0.030/t1)^2、e2=0.5*0.446*(0.030/t2)^2、n=(e1-e2)/e1,计算得出基于实验数据的计算结果(图21-1)。

图21-1
图21-1 完全非弹性碰撞实验数据

2.结果说明:在完全非弹性碰撞中,碰后的能量损失约占碰前能量的50%;

3.调用实验十九中完全弹性碰撞的实验数据,输入公式e=0.5*0.222*(0.030/t1)^2+0.5*0.2295*(0.030/t2)^2,计算得出碰前碰后的动能(图21-2)。

图21-2
图21-2 完全弹性碰撞实验数据

4.图21-2中,第1、3、5行中的计算结果为碰前的总动能,第2、4、6行的计算结果为碰后的总动能,可见碰后的总动能小于碰前的总动能,说明能量还是有损失的,通过计算三次碰撞能量的损失分别为14. 4%、14.8%、15.2%。

5.将两滑块前安装同性强磁铁,依靠磁铁的排斥力来构造相对理想的完全弹性碰撞实验。实验记录完成后,输入碰前、碰后及能量的损失计算公式,得到基于实验数据的计算结果(图21-3);

图21-3
图21-3 非接触碰撞实验数据

6.由计算结果可知,在四次非接触碰撞实验中,能量的损失分别是6.8%、9.2%、6.8%、6.1%;

7.总结:如果忽略摩擦力对滑块的影响,即在理想状况下,完全弹性碰撞中的动能是守恒的。

本实验亦可采用DISLab力学轨道。

实验器材

朗威DISLab、计算机、DISLab力学轨道和附件、天平等。

实验装置图

同图19-1。

实验过程与数据分析

1.调用实验十九中的完全非弹性碰撞的实验数据(实验数据的保存和调用方法详见《用户手册》),输入计算碰前、碰后动能的公式和动能损失相对百分比公式;

2.结果说明:在完全非弹性碰撞中,碰后的能量损失约占碰前能量的50%;在完全弹性碰撞中,能量的损失约为15%;

3.总结:如果忽略摩擦力对小车的影响,即在理想状况下,完全弹性碰撞中的动能是守恒的。

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发布时间:2013/1/21 下午1:09:23  阅读次数:7077

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