弹性碰撞

【实验目的】
演示正碰撞和动量守恒定律,形象地显现弹性碰撞的情形。
【实验器材】
弹性碰撞演示仪,如图5-1所示。



图 5-1


图5-1中,1—底座,2—支架,3—钢球,4—拉线,5—调节螺丝。钢球质量:m=7× 0.2kg;直径:ф=7×35mm;拉线长度:L=550mm。
【实验原理】
根据动量守恒定律可知,如果正碰撞的两球,撞前速度分别为,撞后的速度分别为,质量分别为,则
                (5—1)
由碰撞定律可知:
               (5—2)
时,则分离速度()等于接近速度(),这就是弹性碰撞情形。解式(5—1)和式(5—2)可得:

               (5—3)
               (5—4)
时,则
               (5—5)
即球1正碰球2时,球1静止,球2继续以的速度正碰球3,等等以此类推,实现动量的传递。
【实验操作与现象】
1.将弹性碰撞演示仪置于水平桌面放好,调节螺丝,使七个钢球的球心在同一水平线上。
2.将一端的一个钢球拉起后,松手,则钢球正碰下一个钢球,末端的钢球弹起,继而,又碰下一个钢球,另一端的钢球弹起,如此循环,中间的五个钢球静止不动。
3.分别把一端的两个、三个等不同数量的钢球拉起,松手,碰幢其后钢球,仔细观察钢球弹起的情况。
4.在一般情况下,两球碰撞时,总要损失一部分能量,故两端的钢球摆动的幅度将逐渐减弱。
【注意事项】
1.操作前一定将七个钢球的球心调至同一水平线上,否则现象不明显。