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。
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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。