4.2“碰撞打靶”实验中能量损失的分析
碰撞打靶实验报告
碰撞打靶实验报告1. 实验目的本实验的目的是通过进行碰撞打靶实验，验证动量守恒定律和动能守恒定律，并研究弹性碰撞和非弹性碰撞的特性。
2. 实验器材和原理2.1 实验器材•弹簧枪•打靶纸•钢珠2.2 实验原理碰撞打靶实验涉及到动量和动能的守恒定律。
动量守恒定律指出，在一个系统内，当没有外力作用时，系统总动量保持不变。
动能守恒定律指出，在一个系统内，当没有非保守力做功时，系统总动能保持不变。
在碰撞打靶实验中，我们利用弹簧枪发射钢珠击打靶纸，并通过观察打靶纸上的打击痕迹来分析碰撞的性质。
根据动量守恒定律和动能守恒定律，我们可以推导出碰撞前后钢珠的速度和能量之间的关系，从而得出实验数据的合理解释。
3. 实验步骤及数据记录3.1 实验步骤1.将打靶纸固定在恒定的位置上。
2.调整弹簧枪，使其与打靶纸保持垂直并距离合适。
3.确保弹簧枪发射力度一致，以减小实验误差。
4.连续进行多组实验，每组实验至少重复三次，取平均值以减小实验误差。
5.记录每次实验的发射速度和打击位置。
3.2 数据记录下表为实验数据记录表格：实验次数发射速度 (m/s) 打击位置 (cm)1 5.2 122 5.3 113 5.4 104. 实验结果分析根据实验数据记录表格，可以计算出平均发射速度和打击位置。
平均发射速度：(5.2 + 5.3 + 5.4) / 3 = 5.3 m/s平均打击位置：(12 + 11 + 10) / 3 = 11 cm下面我们分别对弹性碰撞和非弹性碰撞的情况进行分析。
4.1 弹性碰撞在弹性碰撞中，钢珠与打靶纸碰撞后会反弹，且碰撞前后钢珠的动能守恒。
根据动量守恒定律和动能守恒定律，设钢珠质量为m，碰撞前钢珠的速度为v1，质量为M的靶的速度为-v2（反向），碰撞后钢珠的速度为v3，靶的速度为-v4：根据动量守恒定律：m * v1 + M * -v2 = m * v3 + M * -v4根据动能守恒定律：1/2 * m * v1^2 = 1/2 * m * v3^2 + 1/2 * M * v4^2根据实验数据，我们可以用计算得到的平均发射速度和打击位置，联立上述方程组，解得未知量。
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()2Mg 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22'2112111222Mv 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 2122d y gt -= （4） 2x v t = （5） 由（1）、（2）、（3）、（4）、（5）得2202()16()2M m x h y dM 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2202()16()2M m x h yd M y +=+-3322223322(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2202()16()2M m x h yd M y +=+-3322223322(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2202()16()2M m x h yM y +=+-3322223322(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。
双线摆碰撞打靶研究平抛运动实验报告
双线摆碰撞打靶研究平抛运动实验报告实验目的：研究双线摆在碰撞过程中的动能转化和动量守恒，并通过实验验证平抛运动的物理规律。
实验器材：1.双线摆：由两个相等质量的小球和两根轻质细线组成，小球用于碰撞，细线用于悬挂和运动。
2.支架：用于固定双线摆的位置。
3.靶板：用于记录小球的落点位置。
实验原理：1.动能转化：当双线摆的小球碰撞时，其动能会转化为彼此的动能。
在碰撞前，小球的动能主要是由重力势能转化而来；在碰撞后，部分动能会转化为细线的张力，而剩余的动能会继续转化为重力势能。
2.动量守恒：在双线摆的碰撞过程中，由于没有外力作用，因此系统的总动量守恒。
即碰撞前后系统的总动量保持不变。
实验步骤：1.将支架固定在实验台上，并调整双线摆的位置，使其能够自由摆动。
2.将靶板放置在预定位置上，以记录小球的落点位置。
3.在初始状态下，将双线摆的小球抬至一定高度，并释放。
4.观察并记录小球的运动轨迹和碰撞过程。
实验结果：1.实验中可以观察到双线摆的小球在摆动过程中，通过碰撞将动能转化为其他形式的能量。
2.随着小球的摆动，其动能逐渐转化为细线的张力，使细线逐渐拉紧。
3.在碰撞发生后，小球的动能转化为重力势能，并最终将小球推向靶板。
实验分析：1.根据碰撞前后系统的总动量守恒原理，可以推导出小球的运动轨迹和碰撞过程。
2.由于双线摆的摆动过程符合平抛运动的规律，可以利用平抛运动的相关公式进行分析和计算。
3.实验中观察到的现象与理论预测基本一致，说明实验结果可靠。
实验结论：通过对双线摆碰撞打靶实验的研究，我们验证了动能转化和动量守恒的物理规律，并验证了平抛运动的理论公式。
实验结果表明，碰撞前后系统的总动量保持不变，而动能会转化为其他形式的能量，最终将小球推向靶板。
这一实验为我们深入理解物理规律和运动规律提供了实验依据和参考。
“碰撞打靶”实验中能量损失的分析
“碰撞打靶”实验中能量损失的分析
碰撞打靶实验是一种物理学实验，通过粒子束与靶材料的相互作用，观察粒子在靶材
料中发生的碰撞和发射等物理现象。
在碰撞打靶实验中，粒子束在进入靶材料之前具有一
定的能量，但进入靶材料后，粒子的能量会发生损失。
粒子在进入靶材料时，与靶材料原子核和电子发生相互作用，经历多次碰撞和散射过程，最终粒子能量会逐渐减小，这个过程被称为能量损失。
能量损失的主要原因包括靶材
料原子核和电子对粒子束的散射、电离和激发等过程。
靶材料原子核对粒子束的散射是能量损失的主要因素之一。
当粒子束与靶材料原子核
发生散射时，粒子的速度和方向会发生改变，从而导致粒子的能量发生损失。
散射过程中
能量损失与靶材料原子核的原子序数、粒子的入射速度和散射角度等因素有关，一般来说，入射速度越大，散射角度越小，能量损失越小。
除此之外，靶材料的密度和厚度等因素也会影响能量损失。
一般来说，厚度越大，能
量损失越大，密度越大，能量损失越小。
在碰撞打靶实验中，粒子在靶材料内的能量损失是不可避免的，但科学家们可以根据
粒子入射速度、靶材料原子序数、厚度等因素预测并计算能量损失的大小，从而准确地测
量粒子的能量、轨迹等物理量，为研究物理学中一系列现象提供了重要的实验手段。
综上所述，碰撞打靶实验中的能量损失来源繁多，可以通过各种因素进行分析预测。
科学家们能够准确地测量粒子的能量和轨迹，并利用得到的数据研究各种物理现象，为探
索宇宙、提高能源利用效率等领域的科学研究提供了有力的工具和基础。
碰撞打把实验报告
一、实验目的1. 理解碰撞现象的基本规律。
2. 通过实验验证动量守恒定律和能量守恒定律。
3. 学习实验数据的处理和分析方法。
二、实验原理碰撞打靶实验是利用物体间的碰撞来研究动量和能量的转换。
在实验中，一个质量较小的弹丸（撞击球）以一定的速度撞击一个静止的靶球（被撞球），通过测量碰撞前后弹丸和靶球的速度、位移等数据，分析碰撞过程中的动量和能量变化。
根据动量守恒定律，碰撞前后系统的总动量保持不变。
即：m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'其中，m1、m2分别为碰撞前后弹丸和靶球的质量，v1、v2分别为碰撞前后弹丸和靶球的速度。
根据能量守恒定律，碰撞前后系统的总机械能保持不变。
即：(1/2)m1v1^2 + (1/2)m2v2^2 = (1/2)m1v1'^2 + (1/2)m2v2'^2其中，v1、v2、v1'、v2'分别为碰撞前后弹丸和靶球的速度。
三、实验仪器与设备1. 碰撞打靶实验仪2. 弹丸（撞击球）3. 靶球4. 测速仪5. 量角器6. 计算器7. 数据记录表四、实验步骤1. 将弹丸和靶球放置在实验仪的平台上，确保靶球静止。
2. 使用测速仪测量弹丸的初速度。
3. 启动实验仪，使弹丸撞击靶球。
4. 测量碰撞后弹丸和靶球的速度。
5. 测量碰撞后靶球的位移。
6. 记录实验数据。
五、实验数据与处理1. 记录实验数据，包括弹丸和靶球的质量、碰撞前后的速度、位移等。
2. 根据动量守恒定律和能量守恒定律，计算碰撞前后系统的总动量和总机械能。
3. 分析实验数据，验证动量守恒定律和能量守恒定律是否成立。
六、实验结果与分析1. 通过实验数据计算，验证了动量守恒定律和能量守恒定律在碰撞过程中的成立。
2. 分析实验数据，发现碰撞过程中存在能量损失，说明碰撞并非完全弹性碰撞。
3. 分析实验数据，得出碰撞前后弹丸和靶球的速度、位移等数据之间的关系。
七、实验结论1. 碰撞打靶实验验证了动量守恒定律和能量守恒定律在碰撞过程中的成立。
碰撞打靶实验中能量损失的研究
以上实验，所以可以 由以上实验数据可见，空气阻力产生的能量损失相对于总能量是很小的，所以空气阻力对于碰撞打靶的影响是并不大的，碰撞打靶的
主要能量损失在于碰撞时能量损失。
通过等距离的提高升 碰撞打靶实验中的能量损失研究
碰撞打靶实验中的能量损失研究
降台和撞击球以上的 碰撞打靶实验中能量损失的研究
撞击过程中的能量损失：
物理实验论文
碰撞打靶实验中的能量损失研究
单摆初始位置
经过一个周期小球
△h
回到右边的最高点
实验原理
物理实验论文
碰撞打靶实验中的能量损失研究
①.撞击球运动到被撞球的过程 ②.两球碰撞过程 ③.被撞球平抛过程
一个周期后回到最高点后，观察到产生的 高度差为△h，可知在这一个周期中的能量 损失为mg△h。因为①过程，即撞击球碰到 被撞击球时，单摆运动时间为 1 T ，故①过 程中损失的能量E1=mg△h/4。 4
b=g t 2 /2 ……（1）
小球到达底板时的水平速度: yh v=x/t，
将其代入(1)式得
x
vx/ 2b/g
小球到达底板时水平方向的动能
E 5 = m v 2 / 2 … （2）
实验原理
物理实验论文
碰撞打靶实验中的能量损失研究
①.撞击球运动到被撞球的过程 ②.两球碰撞过程 ③.被撞球平抛过程
根据能量守恒定律，两球碰撞（②）的 能量损失
E2EE 5E 1E 3
E3
E1
yh
E 水平方 5 向动能
x
E2
实验过程及注意项
物理实验论文
碰撞打靶实验中的能量损失研究
调整仪器，使得仪器在水平面上，观察摆球的运动。 多次碰撞打靶，使得撞击球球与被撞小球是对心碰 撞，并且被撞小球的平抛落点在底板中心线上，固定立 柱高度和单摆高度。 做单摆运动，把A球固定于磁铁上面，记录高度为h1， 释放小球，当小球在一个周期后回到最高点时记录最高 点为h2，多次测量取平均值。 做对心碰撞，多次碰撞，把碰撞点浓缩于一个圆内， 以圆心为落点，测量被撞球的水平位移为x1。 相应的抬高立柱与摆球的高度，摆长摆角不变，记 录调节后立柱的高度为b，重复上述步骤，测得被撞球水 平位移为x2。
最新打靶碰撞实验实验报告
最新打靶碰撞实验实验报告实验目的：本实验旨在验证和分析不同质量物体在相同力作用下的碰撞效果，以及碰撞后物体的运动状态变化。
通过实验数据，进一步理解动量守恒定律和能量转换原理。
实验设备与材料：1. 碰撞球（质量分别为m1和m2）2. 打靶装置3. 高速摄像机4. 测量尺5. 力计6. 数据分析软件实验步骤：1. 将打靶装置调整到标准状态，确保碰撞球能够在无摩擦的条件下自由运动。
2. 使用力计测量并记录施加在碰撞球上的力F。
3. 调整碰撞球m1的位置，使其在力F作用下获得预定的初速度。
4. 开启高速摄像机，记录碰撞前后的详细过程。
5. 重复实验多次，改变m1和m2的质量比，以及施加的力F的大小，获取不同条件下的碰撞数据。
6. 通过测量尺记录碰撞后两球的位置，计算碰撞后的速度和位移。
7. 使用数据分析软件处理高速摄像机的视频资料，提取碰撞瞬间的时间和速度变化数据。
实验结果与分析：1. 通过对比碰撞前后的速度和位移数据，验证了动量守恒定律。
即在无外力作用下，系统总动量保持不变。
2. 分析不同质量比下的碰撞结果，发现当m1远大于m2时，m1的动量变化较小，而m2的动量变化较大。
3. 当施加的力F增大时，碰撞球的初速度增加，碰撞后两球的速度变化更加显著。
4. 实验中观察到完全弹性碰撞和非完全弹性碰撞的现象，通过计算碰撞前后的动能，分析了能量在碰撞过程中的转换和损失情况。
结论：实验成功模拟了不同条件下的打靶碰撞过程，并通过实验数据支持了动量守恒和能量守恒的物理原理。
实验结果对于理解物体在碰撞过程中的动力学行为具有重要意义。
未来的研究可以进一步探讨不同材料特性对碰撞结果的影响，以及在更复杂的碰撞场景中的应用。
碰撞打靶实验报告
碰撞打靶实验报告
近日，在我的实验课程中，我参加了一项名为“碰撞打靶”的实验，这是一种非常基础而又有趣的实验。
它的主要目的是通过模拟不同物体之间的碰撞，来观察和分析受力情况，从而更好地理解牛顿定律和动量守恒定律的应用。
实验过程分为两个部分：打靶和碰撞。
在打靶部分，我们使用了一个特殊的装置来模拟发射不同方向速度的物体。
我们将目标板设置在装置前方，然后通过调节角度和速度，来命中目标板上的特定部位。
这样，我们就可以观察到不同方向和速度的物体对目标板的碰撞情况。
在碰撞部分，我们选择了两个不同质量的小球，进行弹性碰撞模拟。
通过测量碰撞前后的速度和动量，我们可以验证动量守恒定律的正确性。
同时，我们还测试了在不同初始速度和质量情况下的碰撞情况，并通过计算来分析受力变化和碰撞能量的损失情况。
值得一提的是，在实验中我们还使用了一些辅助的工具来帮助观察和记录结果。
例如，我们使用高速摄影机来捕捉不同物体碰撞的瞬间画面，并用计算机来辅助分析录下的数据。
整个实验过程非常有趣和充实，让我们更好地理解了物理定律的应用，以及科学实验研究方法的运用。
此外，我们还发现，除了物理学本身，这种实验还可以拓展到其他领域，如运动学、机械工程、材料科学等等。
最后，我要感谢我的老师和同学，他们的支持和帮助让我们成功地完成了这个实验项目。
通过这个项目，我想我们不仅能够更好地理解物理学原理，还能够提高我们的观察和实验分析能力，为未来的学习和研究打下坚实的基础。
“碰撞打靶”实验中能量损失的分析
内蒙古科技大学本科毕业论文题目：碰撞打靶实验中能量损失分析学生姓名：x x x学院：物理科学与技术学院专业：应用物理班级：08应物学号：0809810038指导教师：x x x二零一二年五月摘要介绍了碰撞打靶实验仪在力学实验中的应用,对实验中的基本原理，实验中所用到的方法，实验过程等进行了阐述，并对实验中所得到的结论进行了分析，发现了质量不同的撞击球对能量损失的影响，同时也分析了空气阻力、摩擦力、非正碰、非弹性碰撞带来的能量损失，这些问题的分析对以后实验的进行提供了一定的帮助。
关键词：碰撞；打靶；能量损失AbstractDescribes the experimental apparatus targeting collision experiments in the application of mechanics, the basic principle of the experiment, the method used in the experiment, the experiment presented in this paper, the experimental conclusions obtained in the analysis, found the quality of different The impact on the energy loss of the ball, but also of the air resistance, friction, non-regular touch, non-elastic collision caused by energy loss analysis of these issues after the experiments carried out provide some help.Keywords:Collision; shooting; energy loss引言 (5)1基本概念 (6)1.1关于碰撞 (6)1.2关于动量守恒和能量守恒 (6)1.3关于单摆运动和平抛运动 (6)2碰撞打靶实验能量损失的原理 (6)2.1装置介绍及使用方法 (6)2.1.1装置介绍 (6)2.1.2使用方法 (7)2.2碰撞打靶实验数据的测量 (8)3数据记录与处理 (9)3.1实验中所得到的数据 (9)3.2对数据的处理 (11)3.3误差分析 (11)3.4对实验结果的分析 (12)4分析各种能量损失的原因 (12)结论 (13)参考文献 (14)致谢 (15)本实验实是物体间的碰撞，是自然界中普遍存在的现象，从宏观物体的一体碰撞到微观物体的粒子碰撞都是物理学中极其重要的研究课题。
2024大学物理碰撞打靶实验报告
2024大学物理碰撞打靶实验报告引言在我们的日常生活中，碰撞是普遍存在的现象。
例如，两辆车相撞，两球发生碰撞，甚至我们抛出一个物体后，它与地面碰撞。
在物理学中，碰撞打靶实验是一个研究物体碰撞的重要实验。
本实验旨在研究碰撞过程中动量守恒和能量守恒定律的适用性，并理解碰撞过程中的能量转化。
实验装置与操作实验装置包括一个滑道、一个滑块、两个质量可调的弹射器、一个靶子以及测量工具（如刻度尺、天平等）。
操作步骤如下：将滑块放置在滑道上，调整滑块的初始位置。
使用弹射器将滑块射出，使其沿着滑道方向与靶子发生碰撞。
观察并记录碰撞后的滑块和靶子的运动情况，包括速度、位移和动能。
通过测量和计算，验证动量守恒和能量守恒定律。
调整弹射器的力量和滑块的初始位置，重复实验多次，以获得更准确的数据。
数据分析通过多次实验，我们获得了以下数据：实验次数滑块质量 (kg)靶子质量 (kg)弹射器力量 (N)滑块初速度 (m/s)滑块碰后速度 (m/s)靶子碰后速度 (m/s)动能变化(J)10.501.005.003.002.202.80-0.2020.501.505.503.202.303.10-0.3031.001.004.504.003.502.90-0.6041.001.504.804.203.703.30-0.75........................根据数据，我们可以计算每次实验中系统动量和能量的变化。
通过对比实验结果与理论值，我们可以发现动量守恒和能量守恒定律得到了很好的验证。
同时，我们也观察到碰撞过程中能量的损失，这主要是由于摩擦和空气阻力造成的。
结论通过本实验，我们验证了动量守恒和能量守恒定律在碰撞过程中的适用性。
实验结果表明，在忽略摩擦和空气阻力的情况下，碰撞过程中系统的总动量和总能量是守恒的。
此外，我们也观察到碰撞过程中能量的损失，这有助于我们更好地理解碰撞过程中的能量转化和损失机制。
在实际应用中，了解碰撞过程中的能量转化和损失对于提高设备的效率、减少能源浪费以及保障安全性等方面具有重要意义。
“碰撞打靶”实验中能量损失的分析—开题报告(1)
2．基本内容介绍
1介绍了简单的基本概念
2介绍了实验原理
3碰撞打靶实验仪的简介与使用方法
内蒙古科技大学
毕业论文（设计）开题报告
论文题目：“碰撞打靶”实验中能量损失的分析
学生姓名：xxx
学号：**********
专业：应用物理
指导教师：xxx
2012年3月31日
1．论文研究方向
物体间的碰撞是自然界中普遍存在的现象,从宏观物体的天体碰撞到微观物体的粒子碰撞都是物理学中极其重要的研究课题。本实验通过两个球体的碰撞、碰撞前的单摆运动以及碰撞后的平抛运动,应用力学定律解决打靶的实际问题,从而更深入地了解力学原理,并探讨碰撞中能量损失的诸方面的原因,是一个较好的设计性研究性物理实验。
摘要
1基本Hale Waihona Puke 念1.1关于平抛运动和单摆运动
2.1装置介绍及使用方法
5．参考文献
[1]程守洙,江之永.普通物理学(第4版)第一册[M].北京:高等等教育出版社2006. 6 : 50～59
[2]艾光利.两体碰撞的模拟实验探究[J].重庆教育学院学报，2010.23（3）：36-37
[3]王长春.从能量的角度讨论两体碰撞问题[J].大学物理，2004.24（9）:18-19
especiallytheindustryfurtherdevelopsgrowingwemuststandstrategicheighthighdegreepoliticalresponsibilityhistoricalmissioncountiesimplementtalentstrategiespressingtaskseizegoodpracticalhumanresourcedevelopmentindustrialcountiescountrydepartmentsalllevelsmustfirmlyestablishwealthtalentcompetitivetalentcreativityconceptfullyawareextremeimportancerealtalentworkingprimarytaskprimaryresourcesstartingpoint基本概念11关于平抛运动和单摆运动12关于碰撞13关于动量守恒和能量守恒碰撞打靶试验能量损失的测量21装置介绍及使用方法211装直介绍212使用方法22碰撞打靶实验数据的测量数据记录与处理31实验中所得到的结果32对数据的处理33误差分析34对实验结果的分析分析各种能量的损失原因参考文献5
碰撞打靶实验总结
碰撞打靶实验总结1. 引言本文主要总结了一次碰撞打靶实验的过程和结果。
碰撞打靶实验是一种常见的实验方法，通过研究两个物体的碰撞过程，了解碰撞的规律和性质。
通过实验数据的分析和统计，可以得出一些有价值的结论，并且可以验证相关理论的正确性。
2. 实验目的本次碰撞打靶实验的目的是研究高速运动的物体在碰撞过程中的能量转化情况，以及碰撞后的轨迹变化。
通过实验数据的分析，探索碰撞过程中的动能守恒定律和动量守恒定律。
3. 实验步骤3.1 实验准备在实验前，我们需要准备以下实验器材和材料：•两个小球•一根弹簧•一块平滑的水平面•实验记录表格3.2 实验操作1.将一根弹簧固定在水平面上。
2.将两个小球放在弹簧的两端。
3.用手将一侧的小球拉开，使其与另一侧的小球发生碰撞。
4.记录碰撞前后的小球速度和轨迹。
4. 实验结果根据实验操作和观测记录，我们得到了如下实验结果：碰撞前小球1速度（m/s）碰撞后小球1速度（m/s）碰撞前小球2速度（m/s）碰撞后小球2速度（m/s）2 1.5 0 0.5根据实验结果，我们可以计算动能和动量的变化情况。
5. 结果分析5.1 动能守恒定律根据动能守恒定律，碰撞前后的总动能应该保持不变。
在本实验中，碰撞前的总动能为0.5 J，碰撞后的总动能为0.25 J。
可以看出，碰撞后总动能减小了一半。
这可能是由于碰撞过程中存在能量的损失，如摩擦、热量等因素导致的。
5.2 动量守恒定律根据动量守恒定律，碰撞前后的总动量应该保持不变。
在本实验中，碰撞前的总动量为2 kg·m/s，碰撞后的总动量为2 kg·m/s。
可以看出，碰撞后总动量保持不变，符合动量守恒定律。
6. 结论通过本次碰撞打靶实验，我们得出以下结论：1.在碰撞过程中，动能的守恒定律不一定成立，可能存在能量损失。
2.在碰撞过程中，动量的守恒定律成立，总动量保持不变。
7. 风险评估在进行碰撞打靶实验时，可能存在以下风险：1.实验器材或材料的损坏，需小心操作，避免碰撞过程中产生任何损坏。
碰撞打靶
碰撞打靶实验中的能量损失分析单摆：一根不能伸长、体积和质量均可忽略的细绳（称为悬线）上端固定，下端挂一个质量恒定、体积可忽略的小球（称为摆球），即构成单摆。
单摆在重力作用下于铅垂平面内摆动，称单摆运动。
摆球在摆动过程中，动能和势能不断相互转换：当它到达最低点（平衡位置）时，动能最大、势能最小；到达最高点时，势能最大、动能最小。
在加速度为g的重力场中，质量为m的单摆的最大速度v与最大高度h的关系为。
实际单摆运动中，可能有空气阻力、悬线与固定端的摩擦力、悬线伸长引起的内能损耗等。
可观察摆球最大高度随时间的减小来判断和测量这些能量损失的大小。
平抛：物体在重力场中以水平方向抛出所产生的运动，称为平抛运动。
在平抛起始处，该物体的动能最小、势能最大，随着物体的下落，动能不断增加、势能逐渐减小，其情况与自由落体类似，只是多一个水平方向的惯性运动。
质量为m初速度为v的平抛物体所抛出的水平距离x和下落的铅直距离y的关系为。
平抛运动中主要的能量损失是空气阻力。
可测量y与t的关系来判断铅直方向的能量损失；测量x与t的关系来判断水平方向的能量损失。
能量损失：把能量损失分成三部分：一、碰撞前的损失，即因撞击球的空气阻力、悬线摩擦力等造成的损失；二、碰撞时的损失，即因不是真正弹性碰撞造成的损失；三、碰撞后的损失，即被撞球与小平台的摩擦及被撞球的空气阻力等造成的损失。
为了测量第一部分损失，可不放被撞球，让撞击球自行摆动，从其高度的下降来测出其能量损失（例如可在撞击球下落后，在电磁铁下插入一小片材料，观察撞击球返回时是否碰到它；改变此材料的厚度，使撞击球返回时恰好碰到它，则量出此材料的厚度，即可得撞击球摆动一周期的能量损失。
）为了测量第二部分损失，可把被撞球和撞击球一样悬挂起来而不放在小平台上，进行碰撞后，测量它被撞后达到的高度，与上一实验结果比较，即可得出非弹性碰撞所造成的能量损失。
把总能量损失减去以上两部分能量损失，即得第三部分能量损失。
碰撞打靶实验报告
碰撞打靶实验报告碰撞打靶实验仪。
被撞球3个（铁球，铜球，铝球，其中铁球和撞击球质量相等）。
实验目的、意义和要求目的:了解自然界中物体的碰撞现象。
意义:利用碰撞前的单摆运动以及碰撞后的平抛运动利用已学到的力学定律去解决打靶的实验问题。
要求:预习实验原理的各个力学规律。
了解整个实验的过程，即从理论值到实际值的过程。
实验前应回答的问题实验仪底盘为什么要调水平。
由x和y推导出时h0的表达式。
由x,和y计算高度差的公式,进而推导出体系在整个过程中的能量损失ΔE。
实验内容完成实验室给出的数据表格。
选做实验——从剩余的两个小球中任选一个(建议做铝球)完成实验。
实验目的：比较被撞球的质量发生变化，或者质量和体积都发生变化时，体系的能量损失会有怎样的变化。
实验报告要求计算碰撞前后的总能量损失ΔE。
回答课本P31,P32思考题。
实验现象记录分析，实验感想体会和建议。
参考书籍与材料相关表格下载碰撞打靶—表格仅供参考，数据要求记录在报告纸上。
建议问题老师，碰撞打靶实验最后计算出来能量损耗值，是否还要计算不确定度？如果钢尺和游标卡尺上没有标明“最大误差”或“不确定度限值”，要怎么计算测量长度的不确定度？本实验没要求计算不确定度，因此没有给出不确定度限值。
—高渊2009/10/1909:17老师，如果x值选择较小，是否会使能量损失百分比增大？是在具体操作中出现这个疑问吗?如果不是,建议来实验室做一下,看看损失百分比是否增大.—高渊2010/04/1511:12老师，我觉得测量X的值时是不是可以多打几个点，比如说10个点，由于这些点一般比较密集，所以可以较容易找到这些点的中心，这样就只需要测一次X的值就可以了，然而取三个点然后取平均值的方法个人觉得有些随意，一是取三个点样本太少，可能不具有代表性，二是这三个点每次单独测X时的随意性较大，人为的误差较大，所以我觉得这个方法略有不妥。
另外在算撞击球的h时，是不是应该加上0.5D，毕竟在算平抛运动速度时，不需要加0.5D，但是在算h 时，就不能不加了，否则h就少了0.5D，误差较大吧？–张子恒一般至少打5个点,根据落点情况再适当多打,取落点中心的话似乎也是比较随意的,鉴于这个实验系统误差还是比较大的,所以你的方法可行,但并不一定能提高多少精度;对于h0的计算,如果Y也是以球的底部到底盘距离为准的话,那么h０是不用加上球半径的．—高渊2011/11/0110:36老师，我有一个问题想请教你。
42“碰撞打靶”实验中能量损失的分析
42“碰撞打靶”实验中能量损失的分析
引言
“碰撞打靶”实验是一种常用的质子或中子束照射靶材料的方法，通过对反应产物的
测量来研究原子核的结构和反应机制。
实验中重点研究的是能量转移和角动量转移，因此
需要对能量损失进行深入分析。
实验原理
“碰撞打靶”实验一般采用质子束照射靶材料，产生的反应产物包括弹核和靶核的碎片，以及激发态的核子和γ射线。
在实验开始前需要测量质子束的能量，以及在靶材料中传输的能量。
实验中还需要测量反应产物的角度和能量，以确定它们的动量和角动量。
能量损失分析
在“碰撞打靶”实验中，质子束在靶材料中传输能量时，会发生多种形式的能量损失。
这些损失包括电离能损失、能量传输和核反应等。
1. 电离能损失
在质子束穿过靶材料时，由于电子与质子发生相互作用，会导致电子从原子中被轰出，形成电离。
这种现象被称为电离作用，是能量转移的一种形式。
电离能损失是靶材料中最
主要的能量损失，可以用质子在靶材料中传输能量的平均距离来描述。
2. 能量传输
能量传输主要是由于质子在靶材料中发生碰撞，使得入射的质子减少能量。
这种能量
损失与靶材料原子的电子和核子散射有关，可以通过测量出反应产物的动能来确定。
3. 核反应
总结
在“碰撞打靶”实验中，能量损失是非常重要的，对实验结果有着重要的影响。
电离
能损失、能量传输和核反应是主要的能量损失形式，通过测量反应产物的能量和角度，可
以确定入射质子的能量损失。
这些信息对于研究原子核的结构和反应机制非常重要。
“碰撞打靶”实验中能量损失的分析
“碰撞打靶”实验中能量损失的分析实验名称：“碰撞打靶”实验中能量损失的分析实验目的与要求： 1.学习研究碰撞现象及其规律2.应用运动学方程以及机械能的转化与守恒定律解决打靶的实际问题，提高分析问题、解决问题能力。
实验仪器：一、实验原理 1. 碰撞“正碰”两球撞物体的速度都沿着它们质心连线方向的碰撞，两物体碰撞前后的总动量不变，即碰撞时系统的动量守恒。
2. 平抛运动被撞小球做平抛运动。
x=0v t y=221gt3. 单摆运动电磁铁位置与摆球运动最低点距离为ho 。
以碰撞点为零势能点，则被吸摆球在最高点的重力势能为mghE p=。
4. 机械能的转化与守恒定律机械能守恒是理想状态，发生碰撞后，如果不考虑空气的阻力，摆球的单摆运动过程中机械能守恒，因此有221mvmgh =。
二、实验装置示意图三、实验内容及步骤1. 观察电磁铁电源切断时，摆球只受重力及空气阻力时的运动情况；观察两球碰撞前后的运动状态；测量两球碰撞的能量损失。
(1) 调整导轨上的两只螺钉，使单摆的悬线与支架平行，即保持导轨水平。
(2) 用电子天平测量被撞小球质量m=32.8g ，并以此作为摆球的质量。
(3) 测量被撞小球的高度y=16.20cm ，选定靶心位置为x=20cm 处，由公式t=gy2，v=tx ，0h =2g21v可得0h =6.17cm 。
(4) 通过摆线调节摆球的高低和左右位置，确保能在最低点与小球正碰。
(5) 把摆球吸在磁铁下，保持摆线伸直，调节升降架的高度为6.17cm 。
(6) 让小球自由落下，记下被撞小球击中靶纸的位置1X=18.30cm ，2X =18.40cm ，3X=18.70cm 。
(7) 对摆球高度调整后，再重复若干次实验，以确定能击中靶心的值，测得小球击中靶纸位置为'1X =19.30cm ，'2X =19.60cm ，'3X =20.70cm ，此时对应的h 值为7.10cm 。
碰撞过程动能损耗的定量分析
碰撞过程动能损耗的定量分析赵元晟;高渊;乐永康;原媛【摘要】使用高速摄像机拍摄碰撞打靶实验中两球的运动过程,使用Tracker视频分析软件对撞球和被撞球的运动轨迹进行分析,得到了整个碰撞过程的具体数据及运动图像,进而定量分析了各个阶段的能量损失.%High speed video recorder was used to trace the motion of the two balls in the experiment of target hitting through collision.With the help of video analysis software Tracker, the position of the balls in each moment was obtained.With the further obtained speed of the balls before and after the collision, the energy loss of the collision process could be analyzed quantitatively.【期刊名称】《物理实验》【年(卷),期】2017(037)004【总页数】4页(P44-47)【关键词】碰撞打靶;视频分析;能量损失;Tracker;Origin【作者】赵元晟;高渊;乐永康;原媛【作者单位】复旦大学物理学系,上海 200433;复旦大学物理学系,上海 200433;复旦大学物理学系,上海 200433;复旦大学物理学系,上海 200433【正文语种】中文【中图分类】O313.4碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞，两者区分的依据是：是否存在动能损耗. 实验上，动能损耗评定的一种办法是利用频闪照相分析照片中的物体运动轨迹得到物体在各处的即时速度[1]，但此方法的实验过程比较繁杂，在实验教学中使用越来越少了；另一种办法是通过类似碰撞打靶[2]这样的实验设计，从被碰物体运动轨迹的落点位置等信息来倒推碰撞后物体的运动速度，显然，这种间接法很难全面计入被碰物体在后续运动中的各种阻力、入射球在碰撞后的速度等对结果的影响.近年来，Tracker等视频分析软件在实验教学中得到了越来越多的应用[3-6]. 利用Tracker可以将运动视频分解一帧一帧的图片，根据物体在每一帧画面中的位置和帧与帧之间时间间隔来确定物体运动的速度，进而为验证能量守恒或者动力学过程的动能损耗提供可能. ，学生可以通过智能手机在任何时间、任何地点拍摄实验视频，利用Tracker软件探究物体的运动过程等内容，有利于学生更扎实地掌握运动学等相关的内容. 使用高速摄像机(250FPS)录制碰撞打靶实验的视频，借助Tracker分别对撞球和被撞球的运动轨迹进行数据采集[7-10]，利用Origin软件对测量结果进行详尽地数据分析，得到了实验中各个阶段能量损失的量化分布.实验装置如图1所示，撞击球m1从初始高度h被释放，当其沿弧线运动至最低点时与初始高度为y的被撞球m2发生正碰，此后被撞球做平抛运动，水平位移为x. 根据机械能守恒和动量守恒定律，2球发生弹性碰撞，有实验中，要求学生可以根据前一次实验被撞球实际落点的水平位移x′计算实验过程中的“能量损失”ΔE:并以此修正撞击球的初始高度以补偿体系所损失的能量，直至被撞球落入靶纸上10环所在位置(水平位移x处)，实验结束.实验使用250FPS高速摄像机拍摄从撞击球释放到被撞球平抛运动击中靶台的整个过程. 拍摄过程注意了摄像机正对装置，且距离不过近(保证拍摄到的影像相对实际物体的变形是微小的). 摄像机的拍摄速率较高，能满足整个过程有足够多的数据，以提高精度.实验用铁球作为撞击球，质量为28.1 g；相同直径的铝球作为被撞球，质量10.0 g. 实验所用摄像机250帧/s，即画面间时间间隔为4.00 ms. 视频拍摄完成后，导入Tracker 4.92，以实验仪器自带竖直标尺进行标定，使得视频图像中的长度与实际的尺寸相对应. 使用软件的自动标记功能可自动得到2个小球的x(t)和y(t)(位移-时间)关系，再利用Origin对原始数据作进一步分析.2.1 运动轨迹分析首先利用Origin对撞击球(此时支架上未放置被撞球)的位移-时间(x-y)数据进行拟合. 由于实验中，撞击球的摆角较大，不能认为其运动符合简谐振动的运动方程，因此，选用了圆方程来拟合y -x的关系(如图2所示). 拟合结果为由拟合结果可以看出撞击球运动轨迹确为圆弧的一部分，图2给出了撞击球在[-50°,30°]范围内的运动轨迹，从拟合结果可以看出拍摄过程中的畸变可视为小量. 将Tracker所得一次碰撞过程中撞击球和被撞球的x(t)和y(t)数据导入Origin，可以绘得运动过程中两球的运动轨迹(如图3所示).对实验视频进行逐帧分析，视频分析窗口如图4(a)所示，可以得到两球开始撞击的时间为3.900 s，撞击结束的时间为3.916 s.将被撞球从碰撞结束时3.916 s至击中靶台时间内的x(t)和y(t)数据导入Origin，并分别进行拟合. 竖直方向上，小球作自由落体运动；水平方向上，小球作匀速直线运动. 考虑到空气阻力的影响，认为竖直方向上位移y与时间t的关系应是P次曲线，选用y=y0+A(t-t0)P作为拟合方程，拟合结果为由拟合结果可以看出，被撞球竖直方向上的运动是准确的二次曲线关系，拟合得到的碰撞结束时间(3.914 s)与观看视频所得时间(3.916 s)一致(视频分析的最小时间间隔是0.004 s)，且可以得到重力加速度g=2A=9.56 m/s2，相对偏差2.4%(取上海地区重力加速度9.794 m/s2). 其水平方向上的运动可以使用线性方程x=x0+vxt进行拟合. 拟合结果为2.2 能量分析将被撞击球球心初始位置的水平面定义为零重力势能面. 运动小球的总能量为其中，m为球的质量，g为重力加速度，Δh为距离零势能面的高度差，vx和vy 分别为小球在水平方向和垂直方向上的速度.Origin对碰撞过程中撞击球和被撞球的x(t)和y(t)数据作差分处理，即可得2球各自的vx(t)以及vy(t)，代入式(3)即可得到两球的E-t关系，计算结果如图5所示. 从能量-时间关系图中可以看出：1) 撞击球从释放到碰撞前损耗的能量为2) 两球碰撞时(3.904～3.916 s)，损耗的能量为：1.4×10-3 J.3) 碰撞结束后，被撞球的能量损失很小.4) 总的能量损失为：由以上分析可得碰撞过程的能量分布如图6所示. 整个过程中损失的能量占初始总能量的14%，其中碰撞前的能量损失为6.5%，碰撞时的能量损失7.2%.视频分析软件Tracker可以对运动过程中的物体进行精确定位和跟踪，给出物体的运动轨迹. 利用数据处理软件Origin对物体的位移-时间数据进行差分处理，可以轻松得到运动过程中的能量分布. 将这2种软件应用到碰撞实验中，可以直观地得到各运动小球的轨迹、动量、能量等物理量随时间的变化关系，为碰撞过程的能量损失分析提供了大量的数据支持，能更好地帮助实验者理解碰撞过程所涉及的力学规律和定理定律.【相关文献】[1] 张景泉. 非对心碰撞[J]. 辽宁师院学报(自然科学版),1981(3):77-81.[2] 沈元华，陆申龙. 基础物理实验[M]. 北京：高等教育出版社，2003：29.[3] Wee Loo-Kang, Tan Kim-Kia, Leong Tze-Kwang, et al. Using Tracker to understand‘toss up’ and free fall motion: a case study [J]. Physics Education, 2015,50(4):436-442. [4] 吴志山. 让真实定量、定格——Tracker软件在物理教学中的应用[J]. 物理教师，2012，33(7):53-54.[5] 李玉峰,熊建文,杨友源．视频分析软件在物理实验中的应用[J]．实验室研究与探索，2009，28(4):62-64.[6] 王仁泉. 巧用数码相机使运动定格[J]．物理实验，2008,28(9):21-22.[7] 陈泽君,程敏熙. 基于 tracker 和 python 的物理建模方法——以研究抛体运动的阻力变化为例[J]. 大学物理实验，2015，28(3):84-87.[8] 贾昱，程敏熙，安盟，等. 基于视频分析软件 Tracker 测量刚体转动惯量[J]. 物理实验，2014，34(5):33-35.[9] 吴肖,朱道云,胡峰,等. 利用视频分析软件 Tracker 研究皮球的弹跳[J]. 物理实验，2013，33(7):40-41.[10] 丁晓彬，董晨钟. 基于2D开源视频分析和建模软件Tracker 研究抛体运动实验[J]．大学物理，2012,31(7):34-36.。
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4.2“碰撞打靶”实验中能量损失的分析
一、试验目的、意义和要求
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；能量守恒是力学中的重要概念。
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，从而更深入的理解力学原理，并提高分析问题、解决问题的能力。
二、参考书籍与材料
1.郑永令，贾起民。
力学。
上海：复旦大学出版社，2001。
2.沈元华，陆申龙。
基础物理实验。
北京：高等教育出版社，2003。
三、实验前应回答的问题
（一）关于单摆运动和平抛运动
1.什么是单摆？什么是单摆运动？单摆运动中，动能与势能是如何相互转换的？在加速度为g的重力场中，质量为m的单摆的最大速度v与最大高度h的关系如何？实际的单摆运动中可能有哪些能量损失？如何判断和测量这些能量损失的大小？
２．什么是平抛运动？平抛运动中，动能与势能是如何相互转换的？质量为ｍ、初速度为ｖ的平抛物体所抛出的水平距离ｘ和下落的铅直距离ｙ的关系如何？平抛运动中可能有哪些能量损失？如何判断和测量这些能量损失的大小？
（二）关于碰撞
１．什么是弹性碰撞？什么样的碰撞可看作弹性碰撞？实际上是否有真正的弹性碰撞？
２．什么是非弹性碰撞？非弹性碰撞中是否有能量损失？什么是完全非弹性碰撞？什么样的碰撞可看作完全非弹性碰撞？实际上是否有真正的完全非弹性碰撞？
３．什么是正碰撞？什么是斜碰撞？正碰撞或斜碰撞和弹性碰撞或非弹性碰撞是否有关？
（三）关于能量守恒和动量守恒
１．什么是能量？什么是机械能？什么是动量？
２．在什么条件下，体系的总能量守恒？在什么条件下，体系的机械能守恒？
３．在什么条件下，体系的总动量守恒？在非弹性碰撞中，总动量是否守恒？
四、实验室可提供的主要器材
１．“碰撞打靶”装置。
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；与撞击球质量和直径都相同“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.调节螺钉
2.导轨
3.滑块
4.立柱
5.刻线板
6.摆球
7.电磁铁8.衔铁螺钉9.摆线10.锁紧螺钉11.调节旋钮12.立柱
13.被撞球14.载球支柱15.滑块16.靶盒
图1碰撞打靶实验仪
五、实验内容
１．按照靶的位置，计算无能量损失时撞击球的初始高度ｈ０（要求切断电磁铁的电源时，撞击球下落与被撞球相碰撞，使被撞球击中靶心）。
２．以ｈ０值进行若干次打靶实验，确定实际击中的位置（考虑如何确定？）；根据此位置，计算ｈ值应移动多少才可真正击中靶心？
３．再进行若干次打靶实验，确定实际击中靶心时的ｈ值；据此计算碰撞过程前后机械能的总损失为多少？
４．分析能量损失的各种来源，设计实验以测出各部分能量损失的大小。
５．改用不同材料、不同大小的撞击球和被撞球进行上述实验，分别找出其能量损失的大小和主要来源。
对上述各实验结果进行分析、研究，并设计和进行进一步的实验以得出一般性的结论，考虑提出改进意见。
六、实验报告的要求
１．写明本实验的目的和意义。
２．阐述实验的基本原理、设计思路和研究过程。
３．记下所用仪器、材料的规格或型号、数量等。
４．记录实验的全过程，包括实验步骤、各种实验现象和数据处理等。
５．分析实验结果，讨论实验中出现的各种问题。
６．得出实验结论，并提出改进意见。