被撞球平抛过程x东南大学物理试验中心.PPT

简要提纲 实验装置 提出问题 实验原理 实验原理 实验原理 实验原理 逆向思维 实验原理 实验过程及注意项 实验数据 数据处理 数据处理—能量损失比较 误差分析 实验结论 结束 * 物理实验论文吴立军 碰撞打靶实验中的能量损失研究 物理实验论文 碰撞打靶实验中的能量损失研究 问题提出 实验过程 数据处理 总结分析 物理实验论文 碰撞打靶实验中的能量损失研究 物理实验论文 碰撞打靶实验中的能量损失研究 撞击球运动到被撞球的过程 两球碰撞过程 被撞球平抛过程 △h 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 回到右边的最高点 物理实验论文 碰撞打靶实验中的能量损失研究 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 ，故①过程中损失的能量E1=mg△h/4。 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 h y x 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 在测量碰撞过程中的能量损失前， 我们先测③过程——平抛运动中的小 球由于空气阻力而损失的能量。 平抛运动的水平位移为x，小球质量为m，立柱高度b，小球半径为r，y=b+r。 自由落体方程式： b=g /2 ……（1） 小球到达底板时的水平速度: v=x/t， 将其代入(1)式得 小球到达底板时水平方向的动能 = … （2） 则③过程中的能量损失 h y x1 同理,可以计算出小球落在调整过的底板上时小球的水平方 向的动能为 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 x2 物理实验论文 碰撞打靶实验中的能量损失研究 然而仪器限制了通过调节底板来进行以上实验，所以可以通过等距离的提高升降台和撞击球以上的悬线高度，间接的满足上面的要求。当然要经过精心的调节，保证两次实验除相对底板高度有变化外，其他条件不变。 水平方 向动能 h y x 以被撞小球所在平面作为重力势能零点，则原系统的总能量E=mg（h-y） 根据能量守恒定律，两球碰撞（②）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 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 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。 物理实验论文 碰撞打靶实验中的能量损失研究 0.45 0.42 0.52 0.42 高度差 △h/cm 16.73 16.80 16.70 16.80 回来的最高点h1/cm 平均值 3 2 1 次数 A球高度h=17.22cm 表1 小球质量m=28.23g h=21.20cm 小球半径r=0.96cm 表2 17.48 14.76 13.80 调节后 14.76 10.78 9.82 调节前 水平位移x/cm 被撞球高度 y/cm 立柱高度b/cm 次序 调节后 调节前 物理实验论文 碰撞打靶实验中的能量损失研究 单摆过程中的能量损失： 改变底板高度前后被撞小球到达底板时的动能分别为： 平抛过程中的能量损失 ： 撞击过程中的能量损失： 能量损失 物理实验论文 碰撞打靶实验中的能量损失研究 以被撞球的球心所在平面为重力势能零点 物理实验论文 碰撞打靶实验中的能量损失研究 一、 测量△h时是通过眼睛观测，难免有所误差，若能够通过快速闪光照相仪器测量最高点高度，则结果相对而言更为准确。 二、 调节等高调节两球相对于底部高度，这是一个繁琐