碰撞打靶(张志林)

HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY
物理实验报告
实验题目：碰撞打靶
姓名：张志林
物理实验教学中心
实验报告
（设计性实验）
一、实验题目：碰撞打靶
二、设计要求：
1、研究两个球体的碰撞及碰撞前后的单摆运动和平抛运动。

2 用已学到的力学定律去解决打靶的实际问题，计算系统总的能量损失。

3、通过本设计性实验，更深入地理解力学原理，提高分析问题、解决问题
的能力。

三、实验所用的仪器：
CP-1碰撞打靶实验仪、铁球、铜球、铝球、钢尺
四、实验原理（原理图、公式推导和文字说明）：
如图实验原理图，假设撞击球的质量为M ，被撞球的质量为m ，单摆向下运动的过程有
211
()2
Mg h y Mv -= （1） 两球相碰的瞬间，据动量守恒有
'112Mv Mv mv =+ （2） 由能量守恒有
2
2'2
11211122
2
Mv Mv mv =+ （3）
被撞球被撞击后做平抛运动，假设下落的时间为t ，有 2122
d y gt -= （4） 2x v t = （5） 由（1）、（2）、（3）、（4）、（5）得
22
02()16()
2
M m x h y d
M y +=+- （6）
0()E Mg h h ∆=-
五、实验数据处理（整理表格、计算过程、结论）：
铁球的质量：28.21g 铜球的质量：30.34g 铝球的质量：10.10g 撞击球的质量：28.21g 球的直径均为：19.00mm
铁球能量损失计算
22
02
()16()
2M m x h y
d M y +=+-
33222
23
322(28.211028.2110)(16.0010)11.001019.001016(28.2110)(11.0010)2
-------⨯+⨯⨯⨯=+⨯⨯⨯⨯⨯⨯- =17.87210cm -⨯
0()E Mg h h ∆=-=3-2-228.21109.8(18.311017.8710)-⨯⨯⨯⨯-⨯
31.210J -=⨯
铜球能量损失计算
22
02
()16()
2M m x h y
d M y +=+-
33222
23
322(28.211030.3410)(16.0010)11.001019.001016(28.2110)(11.0010)2
-------⨯+⨯⨯⨯=+⨯⨯⨯⨯⨯⨯- =19.32210cm -⨯
0()E Mg h h ∆=-=3-2-228.21109.8(19.721019.3210)-⨯⨯⨯⨯-⨯
31.210J -=⨯
铝球能量损失计算
22
02()16()
2M m x h y
M y +=+-
33222
23
322
(28.211010.1010)(16.0010)11.001019.001016(28.2110)(11.0010)
2
-------⨯+⨯⨯⨯=+⨯⨯⨯⨯⨯⨯- =14.57210cm -⨯
0()E Mg h h ∆=-=3-2-228.21109.8(14.631014.5710)-⨯⨯⨯⨯-⨯
30.210J -=⨯
六、总结及可能性应用（误差分析、收获、体会及本实验的应用）：
通过实验过程分析，该实验能量损失主要来源有以下几点： 1、 撞击球下落过程中可能不是完全单摆运动，有能量损失。

2、 撞击球与被撞击球相撞过程不是完全弹性碰撞，也可能不是正
碰。

3、 撞击球运动瞬间，与升降台有摩擦力作用。

由于长度测量工具的精度不高，给实验带来很大的误差。