實驗簡介
動量守恆定律和能量守恆定律在物理學中佔有非常重要的地位。力學中的運動定理和守恆定律最初是從牛頓定律匯出來的，在現代物理學所研究的領域中存在很多牛頓定律不適用的情況，例如高速運動物體或微觀領域中粒子的運動規律和相互作用等，但是能量守恆定律仍然有效。因此，能量守恆定律成為了比牛頓定律更為普遍適用的定律。
本實驗的目的是利用氣墊導軌研究一維碰撞的三種情況，驗證動量守恆和能量守恆定律。定量研究動量損失和能量損失在工程技術中有重要意義。同時透過實驗還可提高誤差分析的能力。
實驗原理
如果一個力學系統所受合外力為零或在某方向上的合外力為零，則該力學系統總動量守恆或在某方向上守恆。即
= 衡量 (1)
實驗中用兩個質量分別為的滑塊來碰撞（圖4.1.2-1），若忽略氣流阻力，根據動量守恆有
(2)
對於完全彈性碰撞，要求兩個滑行器的碰撞面有用彈性良好的彈簧組成的緩衝器，我們可用鋼圈作完全彈性碰撞器；對於完全非彈性碰撞，碰撞面可用尼龍搭扣、橡皮泥或油灰；一般非彈性碰撞用一般金屬合金、鐵等，無論哪種碰撞面，必須保證是對心碰撞。
當兩滑塊在水平的導軌上作對心碰撞時，忽略氣流阻力，且不受其他任何水平方向的外力的影響，因此這兩個滑塊組成的力學系統在水平方向動量守恆。由於滑塊作一維運動，式(2)中向量可改成標量， 的方向由正負號決定，若與所選取的座標軸方向相同則取正號，反之則取負號。
n 完全彈性碰撞
完全彈性碰撞的標誌是碰撞前後動量守恆，動能也守恆，即
(3)
(4)
由(3)、(4)兩式可解得碰撞後的速度為
(5)
(6)
如果，則有
(7)
(8)
動量損失率為
(9)
能量損失率為
(10)
理論上，動量損失和能量損失都為零，但在實驗中，由於空氣阻力和氣墊導軌本身的原因，不可能完全為零，但在一定誤差範圍內可認為是守恆的。
n 完全非彈性碰撞
碰撞後，二滑塊粘在一起以同一速度運動，即為完全非彈性碰撞。在完全非彈性碰撞中，系統動量守恆，動能不守恆。
(11)
在實驗中，讓，則有
(12)
(13)
動量損失率
(14)
動能損失率
(15)
n 一般非彈性碰撞
一般情況下，碰撞後，一部分機械能將轉變為其他形式的能量，機械能守恆在此情況已不適用。牛頓總結實驗結果並提出碰撞定律：碰撞後兩物體的分離速度與碰撞前兩物體的接近速度成正比，比值稱為恢復係數，即
(16)
恢復係數由碰撞物體的質料決定。值由實驗測定，一般情況下，當時，為完全彈性碰撞；時，為完全非彈性碰撞。
n 驗證機械能守恆定律
如果一個力學系統只有保守力做功，其他內力和一切外力都不做功，則系統機械能守恆。如圖4.1.2-2所使，將氣墊導軌一端加一墊塊，使導軌與水平面成角，把質量為的砝碼用細繩透過滑輪與質量為 的滑塊相連，滑輪的等效質量為，根據機械能守恆定律，有
(17)
式中為砝碼下落的距離，和分貝為滑塊透過距離的始末速度。如果將導軌調成水平，則有
(18)
在無任何非保守力對系統做功時，系統機械能守恆。但在實驗中存在耗散力，如空氣阻力和滑輪的摩擦力等做功，使機械能有損失，但在一定誤差範圍內可認為機械能是守恆的。
實驗內容
n 研究三種碰撞狀態下的守恆定律
l 取兩滑塊、，且，用物理天平稱、，用物理天平稱 、 的質量（包括擋光片）。將兩滑塊分別裝上彈簧鋼圈，滑塊置於兩光電門之間（兩光電門距離不可太遠），使其靜止用碰分別記下透過第一個光電門的時間和經過第二個光電門的時間，以及透過第二個光電門的時間，重複五次，記錄所測資料，資料表格自擬，計算、。
l 分別在兩滑塊上換上尼龍搭扣，重複上述測量和計算。
l 分別在兩滑塊上換上金屬碰撞器，重複上述測量和結果。
l 時，測量、、、、、，計算勢能增量和動量增量 ，重複5次測量，資料表格自擬。
l 時（即將導軌一端墊起一固定高度 ，），重複以上測量。
實驗簡介
動量守恆定律和能量守恆定律在物理學中佔有非常重要的地位。力學中的運動定理和守恆定律最初是從牛頓定律匯出來的，在現代物理學所研究的領域中存在很多牛頓定律不適用的情況，例如高速運動物體或微觀領域中粒子的運動規律和相互作用等，但是能量守恆定律仍然有效。因此，能量守恆定律成為了比牛頓定律更為普遍適用的定律。
本實驗的目的是利用氣墊導軌研究一維碰撞的三種情況，驗證動量守恆和能量守恆定律。定量研究動量損失和能量損失在工程技術中有重要意義。同時透過實驗還可提高誤差分析的能力。
實驗原理
如果一個力學系統所受合外力為零或在某方向上的合外力為零，則該力學系統總動量守恆或在某方向上守恆。即
= 衡量 (1)
實驗中用兩個質量分別為的滑塊來碰撞（圖4.1.2-1），若忽略氣流阻力，根據動量守恆有
(2)
對於完全彈性碰撞，要求兩個滑行器的碰撞面有用彈性良好的彈簧組成的緩衝器，我們可用鋼圈作完全彈性碰撞器；對於完全非彈性碰撞，碰撞面可用尼龍搭扣、橡皮泥或油灰；一般非彈性碰撞用一般金屬合金、鐵等，無論哪種碰撞面，必須保證是對心碰撞。
當兩滑塊在水平的導軌上作對心碰撞時，忽略氣流阻力，且不受其他任何水平方向的外力的影響，因此這兩個滑塊組成的力學系統在水平方向動量守恆。由於滑塊作一維運動，式(2)中向量可改成標量， 的方向由正負號決定，若與所選取的座標軸方向相同則取正號，反之則取負號。
n 完全彈性碰撞
完全彈性碰撞的標誌是碰撞前後動量守恆，動能也守恆，即
(3)
(4)
由(3)、(4)兩式可解得碰撞後的速度為
(5)
(6)
如果，則有
(7)
(8)
動量損失率為
(9)
能量損失率為
(10)
理論上，動量損失和能量損失都為零，但在實驗中，由於空氣阻力和氣墊導軌本身的原因，不可能完全為零，但在一定誤差範圍內可認為是守恆的。
n 完全非彈性碰撞
碰撞後，二滑塊粘在一起以同一速度運動，即為完全非彈性碰撞。在完全非彈性碰撞中，系統動量守恆，動能不守恆。
(11)
在實驗中，讓，則有
(12)
(13)
動量損失率
(14)
動能損失率
(15)
n 一般非彈性碰撞
一般情況下，碰撞後，一部分機械能將轉變為其他形式的能量，機械能守恆在此情況已不適用。牛頓總結實驗結果並提出碰撞定律：碰撞後兩物體的分離速度與碰撞前兩物體的接近速度成正比，比值稱為恢復係數，即
(16)
恢復係數由碰撞物體的質料決定。值由實驗測定，一般情況下，當時，為完全彈性碰撞；時，為完全非彈性碰撞。
n 驗證機械能守恆定律
如果一個力學系統只有保守力做功，其他內力和一切外力都不做功，則系統機械能守恆。如圖4.1.2-2所使，將氣墊導軌一端加一墊塊，使導軌與水平面成角，把質量為的砝碼用細繩透過滑輪與質量為 的滑塊相連，滑輪的等效質量為，根據機械能守恆定律，有
(17)
式中為砝碼下落的距離，和分貝為滑塊透過距離的始末速度。如果將導軌調成水平，則有
(18)
在無任何非保守力對系統做功時，系統機械能守恆。但在實驗中存在耗散力，如空氣阻力和滑輪的摩擦力等做功，使機械能有損失，但在一定誤差範圍內可認為機械能是守恆的。
實驗內容
n 研究三種碰撞狀態下的守恆定律
l 取兩滑塊、，且，用物理天平稱、，用物理天平稱 、 的質量（包括擋光片）。將兩滑塊分別裝上彈簧鋼圈，滑塊置於兩光電門之間（兩光電門距離不可太遠），使其靜止用碰分別記下透過第一個光電門的時間和經過第二個光電門的時間，以及透過第二個光電門的時間，重複五次，記錄所測資料，資料表格自擬，計算、。
l 分別在兩滑塊上換上尼龍搭扣，重複上述測量和計算。
l 分別在兩滑塊上換上金屬碰撞器，重複上述測量和結果。
n 驗證機械能守恆定律
l 時，測量、、、、、，計算勢能增量和動量增量 ，重複5次測量，資料表格自擬。
l 時（即將導軌一端墊起一固定高度 ，），重複以上測量。