宅家实验 弹性球的非弹性碰撞的研究
17页1、实验实验5 5 弹性球的非弹性碰撞的研究弹性球的非弹性碰撞的研究【实验目的】【实验目的】1 1、将智能、将智能 的内置传感器和视频功能与搭载的的内置传感器和视频功能与搭载的 Phyphox Phyphox 软件相结合,利用其中的软件相结合,利用其中的“InInelasticelastic collision collision非弹性碰撞测量功能,通过自主非弹性碰撞测量功能,通过自主设设计实验,研究弹性球与地面的碰撞过程中能量损失计实验,研究弹性球与地面的碰撞过程中能量损失的特点及决定因素;的特点及决定因素;2 2、熟练掌握数据处理的列表法及数据处理软件。、熟练掌握数据处理的列表法及数据处理软件。.【实验原理】【实验原理】小球自由下落撞击地面会由于发生非弹性碰撞小球自由下落撞击地面会由于发生非弹性碰撞而不断被弹离地面,直到小球的能量由于消耗慢慢而不断被弹离地面,直到小球的能量由于消耗慢慢变为零,最终不再弹起如果保持小球在弹跳的过变为零,最终不再弹起如果保持小球在弹跳的过程中尽量处于竖直方向,与水平面垂直,那么小球程中尽量处于竖直方向,与水平面垂直,那么小球每一次弹起又落下的过程可以等效为
2、一次竖直上抛每一次弹起又落下的过程可以等效为一次竖直上抛运动。由于竖直上抛运动具有对称性,即:从地面运动。由于竖直上抛运动具有对称性,即:从地面升到最高点和从最高点落回地面的时间是一样的,升到最高点和从最高点落回地面的时间是一样的,所以,可以把竖直上抛运动的下落过程等效为自由所以,可以把竖直上抛运动的下落过程等效为自由落体运动。落体运动。.测量获得小球与地面每两次碰撞的时间间隔为测量获得小球与地面每两次碰撞的时间间隔为t1,t2,t3,由此获得物体高度如下,碰撞过程如图,由此获得物体高度如下,碰撞过程如图1所示:所示:图图1篮球与地面碰撞示意图篮球与地面碰撞示意图.翻开翻开Phyphox中的中的“Inelastic collision非非弹性碰撞测量功能的采集弹性碰撞测量功能的采集“高度测量模块,按高度测量模块,按下界面最上方的开始键,然后手松开小球使小球自由下界面最上方的开始键,然后手松开小球使小球自由下落,下落,Phyphox 即开始记录并生成数据,这个模块可即开始记录并生成数据,这个模块可以自动记录小球相邻两次碰撞接触面声音的时间间隔,以自动记录小球相邻两次碰撞接触面声音的时间间
3、隔,也就是每次小球弹起的时间间隔,并根据系统内置的也就是每次小球弹起的时间间隔,并根据系统内置的重力加速度默认值推算出小球释放及每次落地后弹起重力加速度默认值推算出小球释放及每次落地后弹起的高度,分别为高度的高度,分别为高度h1、高度、高度h2,时间间隔分别时间间隔分别为为时间时间t1,时间,时间t2。如下页图。如下页图2所示。所示。.图图2 2.测得每次弹起的高度,计算获得每次小球与地面测得每次弹起的高度,计算获得每次小球与地面(或桌面或桌面)碰撞后的能量损失为:碰撞后的能量损失为:我们定义我们定义为第为第n次碰撞前后的能量损耗率,那次碰撞前后的能量损耗率,那么么:.【实验器材】【实验器材】1、弹性球:如乒乓球,弹簧球,篮球或其它可以、弹性球:如乒乓球,弹簧球,篮球或其它可以 居家找到的弹性球。居家找到的弹性球。2、:1台搭载有台搭载有 Phyphox 软件。软件。3、刻度尺。、刻度尺。4、胶带等。、胶带等。.【实验步骤【实验步骤】1、翻开、翻开 Phyphox,选择,选择“(In)elastic collision(非非)弹性碰撞测量,点击开始按钮。弹性碰撞测量,点击开始按钮。2、
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