大学物理实验报告答案(周岚)4

实验四十七 碰撞打靶研究抛体运动

【预习题】

1．推导由x 和 y 计算0h 的公式。

答：上图是碰撞打靶的简单示意

图，质量为1m 的撞击球在距底盘高为h

时，具有重力势能的大小为0

1gh m E P =（以底盘位置为重力势能零点），当它

摆下时与位于升降台上（高为 y ）的被

撞击球2m 发生正碰，碰撞前撞击球具

有的动能为（不计空气阻力）

2010121)(v m y h g m E k =

-= 若碰撞是弹性碰撞，则两球碰撞

过程中，系统的机械能守恒

222101122111222m v m v m v =+ 式中12m m 、分别为撞击球和被撞

击球的质量，0v 为碰撞前撞击球的速度，12v v 、分别为碰撞后两球的速度。两球在碰撞过程中，水平方向不受外力，系统动量守恒，即：

101122m v m v m v =+

碰撞后，被撞击球2m 作平抛运动，其运动学方程为

t v x 2= 2

2212gt d y =- 式中t 是从抛出开始计算的时间，

x 是物体在该时间内水平方向移动的距离，2

2d y -是物体在该时间内竖直下落的距离，g 是重力加速度。 由x 和 y 值，得0h 的计算公式：y d y m x m m h +-+=)

2(8)(22122210 2．推导由x '和 y 计算高度差h h h ∆=-0

的公式。 答：由y d y m x m m h +-+=)

2(8)(2212

2210 得: )2(8)()(221222210d y m x x m m h h h -'-+=∆=-

当21m m =时，)2(2d y x x h -∆∙≈∆ 3．如果不放被撞球，撞击球在摆动回来时能否达到原来的高度？这说明了什么？

答：如果不放被撞球，撞击球在摆动回来时不能达到原来的高碰撞打靶示意图

度。这说明撞击球由于受空气阻力、悬线摩擦力作用在摆动时有能量损失。

【思考题】

1．找出本实验中，产生h∆的各种原因（除计算错误和操作不当原因外）。

答：由于能量损失产生h∆的原因：

一、碰撞前因撞击球受空气阻力、悬线摩擦力作用

等造成的损失；

二、碰撞时因不是真正弹性碰撞造成的损失；

三、碰撞后因被撞球与小平台的摩擦及被撞球受空

气阻力的作用等造成的损失。

2．此实验中绳子的张力对小球是否做功？为什么？

答：若撞击球下落时两细绳是拉直的，实验中细绳不可伸长，则实验中绳子的张力始终垂直于小球的运动方向，对小球不做功。

3．本实验中，球体不用金属，用石蜡或软木可以吗？为什么？

答：实验中，若球体不用金属，改用石蜡或软木不可以。因为石蜡或软木在碰撞时能量损失很大, 被撞击球难以击中靶心。