(3) 更换两个滑块上的金属冲击器，重复上述测量和计算。 2、验证机械能守恒定律，能量增量为12(m?m'?me)(v2?v12)，重复测量五次，并自行准备数据表。 （即将导轨一端垫至固定高度h，sin?h）动量守恒定律的验证实验报告，重复上述测量。 3、实验原理：若机械系统所受的总外力为零或某一方向的总外力为零，则机械系统的总动量守恒或在某一方向守恒，即?m ?ii=实验中使用的常数 两个质量为 m1 和 m2 的滑块发生碰撞（图 4.1.2-1）。 如果忽略气流阻力，根据动量守恒定律，有 m1v10?m2v20?m1v1?m2v2 (2) 对于完全弹性碰撞，需要两个滑块 碰撞装置的碰撞表面有一个由弹簧组成的缓冲器具有良好的弹性。 我们可以用钢圈作为完全弹性的碰撞装置； 对于完全非弹性碰撞，碰撞面可用尼龙扣、橡皮泥或腻子制成； 对于一般的非弹性碰撞，一般的金属如合金、铁等，无论是哪种碰撞面，都必须保证是中心碰撞。 当两个滑块在水平导轨上中心对中心碰撞时，忽略气流阻力，不受任何其他水平外力的影响。 因此，由两个滑块组成的机械系统在水平方向上守恒动量。 由于滑块是一维移动，所以式（2）中的向量v可以变为标量，方向由正负号决定。 如果与所选坐标轴方向相同则取正号，否则取负号。 1、完全弹性碰撞的特点是碰撞前后动量守恒，动能也守恒。 即碰撞后的速度可由(3)、(4)求得。 如果v20=0，则存在能量损失的动量损失率。 理论上动量损失和能量损失为零，但在实验中，由于空气阻力和气垫导轨本身的影响，不可能完全为零，但在一定误差范围内可以认为是2。非弹性碰撞后，两个滑块粘在一起并以相同的速度移动，这是完全非弹性碰撞。
在完全非弹性碰撞中，系统的动量守恒，但动能不守恒。 实验中，令v20=0，则有动量损失率和动能损失率为3。 一般非弹性碰撞 一般情况下，碰撞后，部分机械能会转化为其他形式的能量，机械能守恒在这种情况下不再适用。 牛顿总结了实验结果，提出了碰撞定律：碰撞后两个物体的分离速度与碰撞前两个物体的接近速度成正比。 该比值称为恢复系数，恢复系数e由碰撞物体的材质决定。 E值是通过实验确定的。 一般为0e1。 当e=1时，为完全弹性碰撞； 当e=0时，为完全非弹性碰撞。 4.验证机械能守恒定律。 如果一个机械系统只有保守力做功，其他内力和所有外力都不做功动量守恒定律的验证实验报告，那么该系统的机械能是守恒的。 如图4.1.2-2所示，在气垫导轨一端加垫块，使导轨与水平面形成角度α。 用绳子将质量为 m 的重物通过滑轮连接到质量为 m' 的滑块上。 滑轮的等效质量是我。 根据机械能守恒定律，重物m下落的距离是存在的。 v1和v2分别是滑块经过距离s的起始速度和结束速度。 如果导轨水平调整，当系统没有非守恒力作用时，系统的机械能守恒。 但实验中存在空气阻力、滑轮摩擦等耗散力，导致机械能损失。 但在一定误差范围内，可以认为机械能守恒。 四、实验仪器及使用方法： 1、气垫导轨装置主要由气轨、气源、滑块、光栅、光电门、游标卡尺、米尺和光电计时装置组成。
该实验仪器可用于进行平均速度和瞬时速度、匀速直线运动研究、牛顿第二定律验证、完全非弹性碰撞、不完全弹性碰撞、重力势能和平动动能等多种实验。气垫导轨是一种以空气为润滑剂、近似无摩擦的机械实验装置。 导轨采用优质三角形铝合金管制成，长约2m，坡度宽度约7cm，管腔约18.25cm。 一端密封，另一端充满压缩空气。 铝管的两个向上的外表面钻有许多小喷射孔。 压缩空气进入管腔后，从小孔中喷出。 导轨一端装有滑轮，导轨两端装有缓冲弹簧。 整个导轨安装在工字钢上。 梁下有三尺。 调整地脚螺丝，使气垫保持水平。 2、滑块和遮光罩滑块采用特殊人字形铝合金制成，带有五个细螺纹槽，方便各种配件的安装。 下表面与气轨相匹配，碰撞中心位于质心平面。 光栅的结构分为两种：矩形。 3、滑块接触面不同，碰撞效果也不同。 4、光电门光电计时系统由光电门和数字毫秒表或电脑定时器组成。 光电门安装在气轨上，通过数字毫秒计或电脑定时器测量时间。 5、电脑定时器气源是向气垫导轨腔内输送压缩空气的装置。 要求气源具有风量大、供气稳定、噪音低、可连续运转等特点。 实验室一般使用小型气源。 气垫导轨的进气口用橡皮管与气源相连。 进入导轨的压缩空气是从导轨表面的小孔喷出，从而提升滑块，提升高度一般在0.1mm以上。
5、实验数据记录与处理： 1、完全弹性碰撞： 2、一般非弹性碰撞： 3、完全非弹性碰撞： 6、实验结果及误差分析： 结果：在允许误差范围内，三类碰撞基本一致与动量守恒定律。 该值是通过实验测量的。 当e=1时，为完全弹性碰撞； 当e=0时，为完全非弹性碰撞； 当0e1时，为一般弹性碰撞。 误差分析： 1、实验中，木块滑动时，受到一定的摩擦力，造成实验误差。 2、另外，气垫导轨可能没有真正调平，导致部分重力做功，影响实验的准确性。 3、实验仪器的准确度没有达到要求。 七、思考题： 1、碰撞前后系统的总动量不相等。 尝试分析一下原因。 可能是气垫导轨没有真正调平，导致部分重力做功，影响实验精度，导致系统总动量不守恒。 2、回收系数e的大小取决于哪些因素？ 恢复系数e的大小取决于碰撞接触面的特性和碰撞物体的材料。 3.你能想出其他方法来验证机械能守恒吗？ 它由平滑连接的1/4半径R弧形轨道和直线轨道组成。 要求轨道大致光滑。 另一个小球在靠近内壁的弧形轨道最高点处自由落下。 两个球放置在直线轨道上。 光电门用于根据时间差和距离测量速度v。 对于弧形轨道，将公式代入公式，计算比较重力势能mgh的减少量和动能增加量1/2mv^2。
