研究弹性碰撞

【目的和要求】

　　验证两弹性球在正碰和斜碰中，系统的动量和动能（机械能）守恒。

【仪器和器材】

　　碰撞实验器（J2135型），大小相同的钢球和玻璃球各一个，学生天平，木板，白纸，复写纸，直尺，三角板，游标卡尺。

【实验方法】

　　1．把碰撞实验器固定在桌边（如图2．34－2），固定时注意使导轨下段水平。在地上铺好木板，把白纸铺在木板上钉好。系好重垂线（其悬点应在导轨下沿正下方）。在白纸上描出锤尖在白纸上的投影点O。把钢球从定位板处自由释放，观察球的落点位置，然后在该点处铺上复写纸，重复实验，定出球的平均落点P。在纸上画出过O、P的直线。

　　2．松开紧固螺钉和紧固螺帽，移动C形夹并调节支球柱的高低，使得靶球（玻璃球）放在支球柱上时，两球等高，且两球连心线和导轨下端轴线平行，支球柱轴线与导轨端面相距2r，然后把紧固螺帽旋紧。把入射球从定位板处释放，使其由静止开始运动。观察两球碰后的落点位置，然后在该位置铺上复写纸，重复实验五次以上，找出两球的下均落点M和N（见图2．32）。

　　3．用天平测出两球质量m₁和m₂，用游标卡尺测出球半径r，定出O′，用直尺测出S₁，S′₁、S′₂，看（1）、（2）式是否成立？

　　4．把支球柱调在侧面，使两球等高，且两球连心线与导轨下段轴线成一不大的角度（5°－10°）。当入射球重心在轨道口时，刚好和靶球接触。使入射球从定位板处由静止开始运动，观察两球落点位置，在该处铺上复写纸，重复实验五次以上。找出斜碰时两球的平均落点M和N，作出此时O′的位置，测出S₁、S′₁、S′₂，计算证明（1）式及2．34－1甲图是否成立，以判断动能和动量是否同时守恒。不作2．34－1甲图，也可以用计算证明（3）式是否成立来代替。

【思考题】

　　1．如果入射小球和靶球质量相等，则两球正碰时会发生什么现象？试实验验证一下。此时可以验证碰撞是否是弹性碰撞吗？

　　2．若两球质量相等，且是斜碰撞，怎样验证是否是弹性碰撞？