撞击动力学实验报告
碰撞试验实验报告单
实验名称：碰撞试验实验日期：2023年10月25日实验地点：物理实验室实验人员：张三、李四、王五实验指导教师：赵老师一、实验目的1. 了解碰撞试验的基本原理和实验方法。
2. 通过实验验证动量守恒定律和能量守恒定律。
3. 掌握实验仪器的使用方法和数据处理技巧。
二、实验原理碰撞试验是一种物理实验，用于研究物体在碰撞过程中的运动规律。
实验主要依据动量守恒定律和能量守恒定律。
动量守恒定律指出，在一个封闭系统中，物体在碰撞过程中动量保持不变。
能量守恒定律指出，在一个封闭系统中，能量在碰撞过程中保持不变。
三、实验仪器1. 气垫导轨：用于提供平滑的水平面，使物体在导轨上做匀速直线运动。
2. 滑块：用于模拟碰撞过程，分为撞击滑块和被撞击滑块。
3. 数字毫秒计：用于测量滑块在导轨上的运动时间。
4. 物理天平：用于测量滑块的质量。
5. 传感器：用于测量滑块的位移。
四、实验步骤1. 将气垫导轨调整至水平状态，确保滑块在导轨上做匀速直线运动。
2. 使用物理天平分别测量撞击滑块和被撞击滑块的质量。
3. 将撞击滑块放置在导轨的一端，被撞击滑块放置在导轨的另一端。
4. 使用数字毫秒计测量撞击滑块和被撞击滑块在导轨上的运动时间。
5. 观察撞击滑块和被撞击滑块在碰撞过程中的运动情况，记录实验数据。
6. 重复实验步骤，多次进行碰撞试验，以提高实验结果的可靠性。
五、实验数据及处理1. 记录撞击滑块和被撞击滑块的质量、运动时间、位移等数据。
2. 根据实验数据，计算撞击滑块和被撞击滑块的动量和动能。
3. 分析实验数据，验证动量守恒定律和能量守恒定律。
六、实验结果与分析1. 实验结果显示，在碰撞过程中，撞击滑块和被撞击滑块的动量之和保持不变，符合动量守恒定律。
2. 实验结果显示，在碰撞过程中，撞击滑块和被撞击滑块的动能之和保持不变，符合能量守恒定律。
3. 实验结果表明，在碰撞过程中，部分动能转化为内能，导致撞击滑块和被撞击滑块温度升高。
七、实验总结本次实验通过验证动量守恒定律和能量守恒定律，加深了对碰撞过程的理解。
理论力学碰撞实验报告
一、实验目的1. 了解碰撞现象的特点及研究方法；2. 掌握碰撞实验的基本原理和实验步骤；3. 通过实验验证动量守恒定律和动能守恒定律；4. 提高动手操作能力和实验数据处理能力。
二、实验原理1. 动量守恒定律：如果一个系统所受的合外力为零，那么该系统总动量保持不变。
2. 动能守恒定律：在一个孤立系统中，如果只有重力或弹力做功，系统的总动能保持不变。
3. 碰撞过程中，系统的总动量和总动能满足以下关系：（1）完全弹性碰撞：动量守恒，动能守恒；（2）非完全弹性碰撞：动量守恒，动能不守恒；（3）完全非弹性碰撞：动量守恒，动能全部转化为其他形式的能量。
三、实验仪器与设备1. 气垫导轨：用于实现无摩擦滑动，保证实验结果的准确性；2. 滑块：用于实现碰撞实验；3. 数显计时器：用于测量碰撞时间；4. 量角器：用于测量碰撞前后的角度；5. 计算器：用于数据处理和计算。
四、实验步骤1. 将气垫导轨放置在实验桌上，确保导轨水平；2. 将滑块放置在导轨的一端，调整滑块与导轨的接触面，使其能够正常滑动；3. 使用数显计时器测量滑块在导轨上自由滑动的距离和时间，记录数据；4. 将滑块放置在导轨的另一端，调整滑块与导轨的接触面，使其能够正常滑动；5. 观察滑块在碰撞过程中的运动状态，记录碰撞前后的角度；6. 重复步骤3-5，进行多次实验，记录数据；7. 根据实验数据，计算碰撞前后的动量和动能，验证动量守恒定律和动能守恒定律。
五、实验结果与分析1. 实验数据：（1）自由滑动距离：L1 = 1.2m，L2 = 1.3m，L3 = 1.1m；（2）自由滑动时间：t1 = 0.5s，t2 = 0.6s，t3 = 0.4s；（3）碰撞前角度：θ1 = 30°，θ2 = 40°，θ3 =25°；（4）碰撞后角度：φ1 = 35°，φ2 = 45°，φ3 = 30°。
2. 实验结果分析：（1）动量守恒定律验证：通过计算碰撞前后的动量，发现实验数据基本满足动量守恒定律；（2）动能守恒定律验证：通过计算碰撞前后的动能，发现实验数据基本满足动能守恒定律。
碰撞动力学参数测量实验报告思考题
碰撞动力学参数测量实验报告思考题碰撞动力学参数测量实验报告引言：碰撞动力学是研究物体在碰撞过程中受到的力和能量转化的一门学科。
在机械工程、材料科学、交通运输等领域具有广泛应用。
本次实验旨在通过测量不同质量和速度的小球在碰撞过程中的动能和动量变化，探究碰撞动力学参数的变化规律。
实验步骤：1. 实验器材准备：小球、支架、刻度尺、计时器、天平等。
2. 将支架固定好，将待测小球放置在支架上，并将刻度尺固定于支架上方。
3. 测量小球质量，使用天平进行精确测量。
4. 以一定速度将小球从一侧推出，记录小球运动时间并计算出速度。
5. 记录小球碰撞前后的位置，并计算出位移差值。
6. 根据位移差值计算出小球受到的冲击力，并根据冲击时间计算出冲击力大小。
7. 根据实验数据计算出小球的动能和动量，并绘制图表分析结果。
实验结果：通过以上步骤，我们得到了不同质量和速度的小球在碰撞过程中的动能和动量变化数据。
我们将这些数据绘制成图表进行分析。
1. 动能和速度关系图表从图表中可以看出，小球的动能与速度成正比例关系。
当速度增加时，动能也随之增加。
2. 动量与速度关系图表从图表中可以看出，小球的动量与速度成正比例关系。
当速度增加时，动量也随之增加。
3. 动能与质量关系图表从图表中可以看出，小球的动能与质量成二次函数关系。
当质量增加时，动能先增加后减少。
4. 动量与质量关系图表从图表中可以看出，小球的动量与质量呈线性关系。
当质量增加时，动量也随之增加。
思考题：1. 为什么小球的动能和速度成正比例？答：根据公式E=1/2mv²可知，小球的动能与其质量和速度平方成正比例。
因此，当速度增大时，其平方值也会相应地变大。
2. 为什么小球的动能和质量成二次函数关系？答：根据公式E=1/2mv²可知，小球的动能与其质量和速度平方成正比例。
当质量增加时，速度一定的情况下，动能会随之增加。
但是当质量变得很大时，速度对于动能的影响逐渐减小，因此动能会先增加后减少。
电车撞击实验报告模板
电车撞击实验报告模板1. 实验目的本实验旨在探究电车与障碍物的碰撞效应，研究电车碰撞时的动力学特性，比较不同速度下电车撞击的影响，验证电车撞击对乘客和周围环境的影响。
2. 实验器材•实验室电车模型•不同质量大小的障碍物模型•测量工具：速度计、冲量计、加速度计•计算机3. 实验步骤3.1 准备工作1.搭建实验室模型，包括电车模型和障碍物模型。
2.根据实验计划编写程序，控制电车模型的运动，记录实验数据。
3.2 实验操作1.在实验室内进行电车碰撞实验。
2.测量电车速度、障碍物重量、碰撞后电车和障碍物的冲量、加速度等数据。
3.修改电车速度、障碍物重量等参数，记录新的实验数据。
4.分析实验数据，比较不同情况下的实验数据明显变化。
4. 实验结果及分析4.1 实验数据记录我们记录了电车在不同速度下与障碍物碰撞时的数据，具体记录数据如下：速度（m/s）障碍物重量（kg）电车速度改变量（m/s）电车冲量（kg·m/s）障碍物冲量（kg·m/s）2 10 -1.2 12000.4 5000.23 20 -2.1 23100.2 10000.34 30 -3.2 38459.9 15000.24.2 实验结果分析通过对实验数据的分析，我们可以得到以下结论：1.电车和障碍物碰撞时会产生冲量，随着速度的增加，电车和障碍物产生的冲量也随之增加。
2.障碍物质量的变化对于冲量的影响没有电车速度的影响显著。
5. 实验结论本实验得出以下结论：1.电车和障碍物碰撞会产生更高的动能，导致更大的冲量。
2.改变电车速度能够明显地改变碰撞时的冲量，障碍物质量变化产生的影响比电车速度要小。
6. 实验总结本实验研究了电车碰撞的动力学特性，通过实验得出不同速度电车撞击障碍物产生的冲量，也能在一定程度上评估电车对乘客和周围环境的影响。
同时，本实验也验证了冲量和速度的挂钩关系。
这对于我们理解电车与障碍物碰撞时的影响，具有很大的现实意义。
铝块撞击实验报告
一、实验目的1. 了解和掌握碰撞的基本原理。
2. 探究铝块在不同速度下撞击木块时的能量转化情况。
3. 分析碰撞过程中动能、势能和弹性势能的变化规律。
二、实验原理在碰撞过程中，铝块与木块之间发生相互作用，动能、势能和弹性势能之间发生转化。
根据能量守恒定律，碰撞前后系统的总能量保持不变。
三、实验器材1. 铝块（质量为m1，体积为V1）2. 木块（质量为m2，体积为V2）3. 天平（用于测量质量）4. 刻度尺（用于测量距离）5. 弹簧测力计（用于测量力）6. 计时器（用于测量时间）7. 计算器（用于计算能量）四、实验步骤1. 用天平分别测量铝块和木块的质量，记录数据。
2. 用刻度尺测量铝块和木块的体积，记录数据。
3. 将铝块从一定高度自由落下，撞击放置在水平地面上的木块。
4. 观察并记录铝块撞击木块后的现象，如木块移动的距离、铝块弹起的速度等。
5. 用计时器测量铝块从释放到撞击木块的时间，计算铝块的速度。
6. 用弹簧测力计测量木块受到的撞击力，计算撞击力的大小。
7. 计算铝块和木块的动能、势能和弹性势能，分析能量转化情况。
五、实验数据记录与处理1. 铝块质量：m1 = 100g2. 木块质量：m2 = 200g3. 铝块体积：V1 = 10cm³4. 木块体积：V2 = 20cm³5. 铝块速度：v1 = 2m/s6. 撞击力：F = 5N7. 木块移动距离：s = 10cm六、实验结果与分析1. 铝块与木块碰撞后，木块发生位移，铝块弹起，说明动能转化为木块的势能和铝块的弹性势能。
2. 铝块速度为2m/s时，撞击力为5N，撞击力与铝块速度成正比。
3. 木块移动距离与铝块速度成正比，说明木块位移与动能转化成正比。
4. 铝块和木块的动能、势能和弹性势能之和保持不变，符合能量守恒定律。
七、实验结论1. 铝块撞击木块时，动能转化为木块的势能和铝块的弹性势能。
2. 撞击力与铝块速度成正比，撞击力越大，动能转化越快。
火箭推力撞击实验报告
火箭推力撞击实验报告简介本次实验旨在探究火箭推力对物体撞击力的影响。
通过模拟火箭发射过程中的推力输出，观察在不同推力情况下物体的移动和撞击现象，进而分析推力对撞击力的影响。
实验器材1. 火箭模型2. 导轨3. 火箭发射装置4. 钢球实验方法1. 将火箭模型安装在导轨上，并固定好。
2. 在火箭发射装置中点燃火箭，使其获得一定的推力。
3. 记录火箭模型在不同推力下的移动距离，并记录撞击钢球的情况。
实验过程在实验进行前，我们对实验器材进行了仔细检查，并确认其处于良好状态。
第一组实验首先，我们设置火箭推力为10N，并将火箭模型装载在导轨上。
然后，点燃火箭发射装置，在推力作用下，火箭模型开始沿导轨滑动。
最终，在一定距离后，火箭撞到了钢球上。
我们记录下了火箭移动的距离，以及撞击力对钢球造成的影响。
接下来，我们将推力增加到20N，重新进行实验。
火箭在这次实验中的移动速度明显比之前快，撞击力也增大了。
同样，我们记录下了火箭的移动距离和撞击力。
第二组实验为了进一步观察推力对撞击力的影响，我们对第一组实验进行了补充。
这次，我们选择了30N的推力，并重复了之前的实验步骤。
在第二组实验中，火箭的移动速度更快，撞击钢球的力量也更加强烈。
我们记录下了所有数据，并准备进行数据分析。
数据分析通过对实验数据的分析，我们得出了以下结论：1. 推力的增加会使火箭模型的移动速度增加。
这是因为推力越大，火箭所受到的加速度越大，从而导致了更快的移动速度。
2. 推力的增加也会使火箭撞击物体时的撞击力增大。
撞击力与物体的质量和速度有关，而推力的增加导致了火箭的更高速度，从而撞击力也增大了。
结论通过本次实验，我们发现火箭推力对物体撞击力有着显著的影响。
推力的增加会导致火箭模型移动速度增加，并使撞击力增大。
这一发现对于火箭发射的安全设计和物体动力学研究具有一定的指导意义。
对于下一步研究，我们还可以进一步探究火箭推力与撞击物体的质量、形状等因素之间的关系，以及在不同推力下的撞击能量的变化情况。
物理碰撞实验报告
物理碰撞实验报告
《物理碰撞实验报告》
实验目的：通过模拟物体之间的碰撞过程，探究碰撞对物体的影响，并验证动量守恒定律。
实验材料：弹簧、小球、测量工具、平滑水平面
实验步骤：
1. 将弹簧固定在水平面上，并在其一端固定一个小球；
2. 将另一个小球从一定高度自由落体，与弹簧上的小球发生碰撞；
3. 观察碰撞后两个小球的运动情况，并记录下各种数据；
4. 重复实验，改变小球的质量、速度等条件，继续观察和记录数据。
实验结果：
通过实验观察和数据记录，我们得到了以下结论：
1. 在碰撞过程中，动量守恒定律成立，即碰撞前后系统的总动量保持不变；
2. 碰撞后，小球的速度和运动方向发生了改变，但总动量保持不变；
3. 改变小球的质量和速度会影响碰撞后的运动情况，但总动量仍然守恒。
实验结论：
通过本次实验，我们验证了动量守恒定律，并深入理解了碰撞对物体的影响。
碰撞实验不仅是物理学中重要的实验之一，也为我们提供了更深入的认识和理解物体之间的相互作用。
总结：
物理碰撞实验是一项重要的实验，通过实验可以验证动量守恒定律，并对物体之间的碰撞过程有更深入的认识。
我们将继续深入研究物理碰撞实验，探索更
多有关碰撞的规律和现象，为物理学的发展做出更大的贡献。
碰撞与动量守恒实验报告(两篇)
引言概述：本实验报告旨在探讨碰撞与动量守恒原理，并通过实验验证该原理的有效性。
动量守恒是一个基本的物理原理，适用于各种物体的碰撞问题。
在实验中，我们将通过进行不同类型的碰撞实验来观察和分析碰撞前后物体的动量变化，并据此验证动量守恒原理。
正文内容：1. 碰撞类型及动量守恒原理1.1 弹性碰撞弹性碰撞是指两个物体在碰撞过程中动能和动量都得到守恒的碰撞类型。
在弹性碰撞中，碰撞物体之间相互作用力的大小和方向完全相反，并且动量总和在碰撞前后保持不变。
根据动量守恒原理，我们可以通过测量碰撞前后物体的速度和质量来计算和验证动量守恒。
1.2 非弹性碰撞非弹性碰撞是指两个物体在碰撞过程中不完全弹性恢复的碰撞类型。
在非弹性碰撞中，碰撞物体之间存在能量损失，并且在碰撞后分别以不同速度进行运动。
尽管动能不能守恒，但动量守恒仍然保持不变。
我们可以通过测量碰撞前后物体的速度和质量，以及所损失的能量来验证动量守恒。
2. 实验器材和步骤2.1 实验器材本实验所需的器材包括：弹性碰撞车、非弹性碰撞车、轨道、计时器、测量工具等。
2.2 实验步骤(1) 设置轨道和安装弹性碰撞车。
(2) 确保弹性碰撞车和非弹性碰撞车的初始位置和速度。
(3) 开始实验，并使用计时器记录碰撞前后物体的运动时间。
(4) 测量物体的质量，并记录实验数据。
(5) 重复实验，得出平均值并计算动量变化。
3. 实验结果和数据分析3.1 弹性碰撞实验结果我们进行了一系列弹性碰撞实验，并测量了碰撞前后物体的速度和质量。
通过计算动量的变化，我们发现动量在碰撞前后保持不变的结果与动量守恒原理相一致。
3.2 非弹性碰撞实验结果我们进行了一系列非弹性碰撞实验，并测量了碰撞前后物体的速度和质量。
通过计算动量的变化和能量损失，我们发现动量在碰撞前后仍然保持不变，验证了动量守恒原理的有效性。
4. 实验误差和改进4.1 实验误差来源实验误差主要来自于实验仪器的精确度、人为操作的不准确性以及环境因素的干扰等。
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1.SHPB试验装置、基本原理及用途
1.1试验装置及用途
如图1所示为SHPB的试验装置及数据采集处理系统:
起动态应变
仪
图1 SHPB试验装置
SHPB装置主要由三部分组成：压杆系统、测量系统以及数据采集与处理系统。
其中压杆系统是由撞击杆、入射杆、透射杆和汲取杆四部分组成。
撞击杆也称之为子弹，一般来说压杆所采纳的截面尺寸及材料均相同，因此子弹的长度就打算了入射应力脉冲的宽度入，一般取入=2L（L为子弹的长度），汲取杆主要是用来汲取来自透射杆的动能，以减弱二次波加载效应，为保证获得完整的入射及反射波形，入射杆的长度一般要大于子弹长度的两倍，全部压杆的直径应远小于入射应力脉冲的波长，以忽视杆中的惯性效应影响。
测量系统可以分为两个部分，一个是撞击杆速度的测量系统，另一个是压杆上传感器测量系统。
对撞击杆速度的测量常采纳激光测速法，如图1所示，在放射管与入射杆之间装有一个平行光源，用来放射与接收激光信号，两个光源之间的间距是可测的，当子弹经过平行光源时，会遮拦住光信号而产生肯定宽度的脉冲信号，据此可测出子弹通过平行光源的时间即可求出子弹的撞击速度。
压杆传感器测量系统则是在压杆相应位置处粘贴电阻应变片，并将应变片经电桥连接至超动态应变测试仪上，据此即可测出压杆中的应变。
数据采集和处理系统主要由TDS5054B 数字示波器，CS-1D 超动态电阻应 变仪，TDS2000B 波形存储器，以及微机等组成。
其作用是完成对信号的采集、 处理和显示。
1.2基本原理
采用应变片技术测量波速的工作原理如图2所示。
子弹撞击压杆所产生的应 力波(弹性波)先后为应变片1和应变片2所纪录。
鉴于弹性波在线弹性瘦长杆 中的传播很少有衰减，也不弥散，基本上不失真，因此可依据两个应变片之间的 距离及所纪录信号的时间差确定波在瘦长杆中的传播速度。
图2应力波波速测量原理图
鉴于弹性波在自由端反射的异号波形具有相同的传播速度，还可以采纳如图 3所示的更为简洁的测试方法。
这时，应变片所纪录的是拉压相间的应力波，同 一相位间隔距离代表应力波行走了一个来回，即杆长的二倍距离，据此也可以确 定应力波在瘦长杆中的传播速度。
图3应力波波速测量原理图
常规的拉伸(或压缩)试验测得的是材料在低应变率(i(f3~i(y 4∕s)下的应
力应变曲线。
本试验测得的是材料在高应变率(io?〜io,/S )下的应力一应变曲线,
子弹 压杆1
压杆2 应变片1 应变片2 子弹 吸收杆
吸收杆 缓冲器
压杆
其原理如图4所示。
当枪膛内的子弹以某速度撞击输入杆时，在杆内产生一个入 射脉冲弓，试件在该应力作用下产生高速变形，与此同时，在压杆中分别产生往 回的反射脉冲J 和向前的透射脉冲J o
图4测量应力.应变原理图
本试验是建立在二个基本的假定基础上的，一个是一维假定(又称平面假 定)，另一个是匀称假定。
依据一维假定，我们可直接采用一维应力波理论确定 试件材料应变率C ⑺、应变£⑺和应力σ(r)：
σl =σ2= σi + σr
= E(εi + ?) b II = b 2 = b] — Es (
1 Λ AF σ(r) = -(σ1 +<τll )-= --(^z . ÷6τr + ^) (1)
2 4 24
v∣ =v 2=v i + v r =-c(εi -εr )
v π=vζ=v z =-c ^
C(r) = -" -l = γ(e i -εr -εt )
4) 4)
由(1)、(2)式进而可得试件材料的应力应变关系。
依据匀称假定，可得
与+£,二弓，代入公式后则可得到更为简洁的形式:
£«)二 *，- l
εr -εt )dt 入射杆
以 透射
杆
εv dt
A
σ(t) = -Eεf
A)
2. SHPB试验的操作过程
2.1试验问题描述
采用SHPB试验测定泡沫铝材料的动态应力-应变曲线。
已知试样为始终径为37mm,厚度为6mm的圆柱体，压杆材料为钢，弹性模量为200GPa,子弹长100mm,直径37mm,入射杆及透射杆均为长2000mm,直径为37mm的均质钢杆，平行光源之间的距离为30mm。
2.2试件选择及尺寸
由于在霍普金森压杆测试中，惯性效应及试样与杆端的摩擦等会导致试验结果的不精确，因而在试验前必需合理设计、选择试样。
通常状况下，由于圆柱形试样简洁加工，因而人们更多地采纳圆柱形试样进行试验，而确定试样的几何尺寸则需要综合考虑多方面因素。
通常对于一套给定的霍普金森压杆，试样的直径最好是压杆直径的0.8倍。
这样虽然试样在压缩变形过程中长度将会缩短，而直径将增大，但仍可以保证试样直径超过压杆直径前达到30%的真实应变。
此外，试样的长径比也应在0.5~1.0之间，太长的试样在试验过程中简洁失稳。
基于以上两点，我们选用的是直径为37mm,厚度为6mm 的圆柱体，材料为泡沫铝。
此外，试样在加工过程中应保证两个端面的平行度在0.01mm以上，同时这两个端面应有足够的光滑度以减小试验过程中端部摩擦的影响。
还需留意的是，由于在加工过程中，材料中难免会有残应力存在，因而在试验前应对试样进行适当的热处理以减小残余应力的影响。
2.3获得三波的过程
当撞击杆与入射杆发生碰撞时，两个杆中将会有压力脉冲产生并向各自杆的另一端传播，这样就形成了入射波，当入射波经过应变片1时便得到入射波的波形；当入射杆中的应力脉冲到达试样的接触面时，由于波阻抗的不匹配，一部分
脉冲被反射，在入射杆中形成反射波，当反射波经过应变片1时便得到反射波的波形；另一部分则通过试样透射入透射杆中，形成透射波，当透射波经过应变片2时便得到了透射波的波形。
2.4原始波形图（
设置采样频率为2MHz,采样点数为10000,得到的入射波、反射波和透射
波的波形如图5和图6所示，其中图5中波峰为入射波，波谷为反射波：
图5入射波和反射波波形
如图6所示为透射波波形:
^shpb -［原始演率
f
困］
图6透射波波
形
2.5试件应力.应变曲线
工程应力曲线：
图7试样的工程应力曲
线
工程应变曲线:
图8试样的工程应变曲
线
工程应变率曲线:
图9试样的工程应变率曲
线
工程应力-应变曲线:
图10试样的工程应力-应变曲线
3.收获及感想
这次试验，让我对霍普金森压杆试验有了一个深刻熟悉，第一，它为我们展现了一种方法，为我们以后在科研过程中遇到新材料时，分析材料动态力学行为供应了一种行之有效的手段；其次，试验结果清晰地表明白材料在冲击载荷作用下有着明显的不同于静态载荷下的响应，在诸如火炮身管等带有冲击效应的强度设计和校核过程中应特殊留意。
通过这次试验，我把握了SHPB测量材料动态力学性能的方法以及相关数据处理的方法和步骤，学会了应变片的粘贴技术，熬炼了动手力量，并进一步深入了对撞击动力学等理论的熟悉。