多種方案鑒定仿真玩具槍是否算真槍

婁智軍

摘 要 本文通過對高中課本上的實驗進行改良與創(chuàng)新，測定三支發(fā)射塑料BB彈玩具槍的槍口初比動能，進行槍支鑒定。并對四種不同方法的測量結果進行比較與分析，總結出各方法的優(yōu)缺點。

關鍵詞 高中課本 玩具槍 槍口初比動能

中圖分類號：TJ2 文獻標識碼：A

1實驗部分

1.1實驗目的

網(wǎng)上有中國某公民從臺灣走私 24 支氣動仿真槍終審被判無期的報道。那么仿真槍是否算作真槍呢？公安部2010年下發(fā)的《公安機關涉案槍支彈藥性能鑒定工作規(guī)定》里，對槍支認定有詳細的說明：其中第三條，對不能發(fā)射制式彈藥的非制式槍支，按照《槍支致傷力的法庭科學鑒定判據(jù)》（GA/T 718-2007）的規(guī)定，當所發(fā)射彈丸的槍口比動能大于等于1.8焦耳/平方厘米時，一律認定為槍支。

此次對高中實驗進行改良，目的在不使用專業(yè)器材的情況下，找到簡單可行的槍口初比動能測試方法，并對三支發(fā)射BB彈的玩具槍進行是否為槍支的鑒定。

1.2實驗原理

根據(jù)初比動能計算方法及GA/T 718-2007的規(guī)定，彈丸的槍口初比動能，即指彈丸出膛以后，槍口附近位置具有的動能與彈丸橫截面積的比值，單位為J/cm2。首先將實驗采集的3支玩具槍用的BB彈進行質量m0和橫截面積S的測定，進而計算槍口初比動能，得到是否為槍支的鑒定公式：m0v22S≤1.8（J/cm2）。

根據(jù)上式，求出在固定子彈質量及橫截面積下的最大速度Vmax。從而可用高中課本上的實驗進行改良，實現(xiàn)對子彈初速的測量。只要測量的子彈初速小于等于Vmax，則可認為該玩具槍不是槍支。

1.2.1自由落體法

如圖1所示，將玩具槍固定在試驗臺面上，在距離l的墻上固定一面貼了顏色A4紙的泡沫用于標記子彈的著彈位置。利用高中物理中的運動學知識，即可根據(jù)子彈下降距離h（h=2gt2）及水平運動距離（=v0t）來測量子彈的初速度（v0=g2h）。

1.2.2雙層薄紙法

如圖2所示，將玩具槍固定好，在適當距離S處安置固定距離為l的兩張薄紙片。由運動學知識，與自由落體法類似，可根據(jù)薄紙片距離以及子彈在薄紙上的高度差h來計算子彈初速度。子彈水平方向勻速運動：S=v0t0， S+=v0t；子彈豎直方向自由落體：h=2gt12-2gt02；聯(lián)立兩式可得：v0=2+2S€譯2h（當S=0時或S足夠小時，雙層薄紙法與自由落體法原理相同）。

1.2.3動量守恒的平拋法

如圖3所示，將玩具槍及實驗小車均固定在實驗臺上，其中實驗小車固定在試驗臺邊緣。質量為m子彈射入總質量為M1的橡皮泥小車之后為一起作平拋運動，由動量守恒及之后的平拋運動，可計算出子彈的初

1.2.4動量守恒及機械能守恒單擺法

如圖4所示，將質量為M2的橡皮泥和細線一起組成單擺，子彈射入橡皮泥的過程中動量守恒mv0=M2+mv，子彈與橡皮泥在豎直平面擺動機械能守恒2M2+m0v2=M2+m0g-Lcos 。聯(lián)立動量守恒及機械能守恒v0=M2+m02€？gL1-cos ，可得出子彈初速度。

1.3實驗過程實驗數(shù)據(jù)

首先對實驗用BB彈進行測量，天平稱取40顆BB彈的總質量M=8.1g?？梢缘贸鯞B彈質量m0=0.2g。測量40顆BB彈的直徑計算其橫截面積，得平均橫截面積為0.283cm2。將m0=0.2g，S=0.283cm2代入m0v22S≤1.8J/cm2。

可得對于普通塑料BB彈當初速度超過72m/s時，即可認為此玩具槍為槍支。

1.3.1自由落體法

（1）儀器：米尺，A4紙，泡沫板，細線，17cm玩具手槍，38cm玩具沖鋒槍，62cm玩具步槍。

（2）實驗過程及數(shù)據(jù)：A4紙粘在泡沫板上用于采集著彈點，用細線將A4紙與槍口置于同一水平線上，并使A4紙與槍口距離為10m。分別用三把玩具槍發(fā)射BB彈三次，采集著彈點，并采集著彈點相對初始高度的下落距離h。對彈丸初速的計算公式入下式：v0=10g2h。

三把槍三次的數(shù)據(jù)及結果如下：

1.3.2 雙層薄紙法

（1）儀器：米尺，薄紙，細線若干，17cm玩具手槍，38cm玩具沖鋒槍，62cm玩具步槍。

（2）實驗過程及數(shù)據(jù)：玩具槍固定在試驗臺一定高度，細線穿過兩張薄紙，薄紙上與槍口同一高度做記號。調(diào)節(jié)薄紙，使距槍口較近處薄紙距槍口0.1m，使兩張薄紙之間相距10m。使用三把不同的玩具槍分別發(fā)射子彈3次，記錄兩張薄紙的著彈點高度差h。

三把槍三次的數(shù)據(jù)及結果分別如下：

1.3.3聯(lián)立動量守恒的平拋法

（1）儀器：米尺，17cm玩具手槍，38cm玩具沖鋒槍，62cm玩具步槍，小車，橡皮泥，實驗臺。

（2）實驗過程及數(shù)據(jù)。

①實驗小車固定在高度為h的實驗臺邊緣，實驗小車上面放一定質量的橡皮泥。橡皮泥和小車總質量記為M1。

②分別使用三種玩具槍從同一位置朝小車的橡皮泥部分射擊，記錄小車落地點離試驗臺底的距離x。

子彈的初速可用如下式子計算：v0=M1+m02€譯2h（M1= 25g ； h=1.2m；m0=0.2g）

三把玩具槍三次數(shù)據(jù)及結果如下：

1.3.4單擺法

（1）實驗儀器：米尺，細線若干，17cm玩具手槍，38cm玩具沖鋒槍，62cm玩具步槍，橡皮泥若干，A4紙，鉛筆，量角器，天平。

（2）實驗過程及數(shù)據(jù)。

①橡皮泥與細線組成單擺，固定在豎直平面。細線后面貼上A4紙便于與環(huán)境對比，以便準確讀取角度，量角器貼在A4紙上面。

②分別采用三支不同的玩具槍從單擺平衡位置水平向橡皮泥發(fā)射子彈三次。記錄每次單擺的最大偏轉角度。

子彈的初速度可用如下公式計算：v0=M2+m02€？gL1-cos

其中本次實驗相關數(shù)據(jù)如下：M2= 10g；m0=0.2g ；L=0.5m；實驗記錄及結果如下：

2實驗結果及討論

從上述實驗結果進行分析。不難發(fā)現(xiàn)，第一二組實驗所測得的速度明顯比第三四組所測得的實驗數(shù)據(jù)偏低。第三第四組實驗數(shù)據(jù)相近，具有較高的可靠性。綜上所述，第三第四組，結合的動量守恒做測的的數(shù)據(jù)較為真實可信。所有的測量都反映，17cm玩具槍和38cm玩具槍槍口初速均小于72m/s，62cm玩具槍槍口初速大于72m/s。故可認為17cm，38cm玩具槍不屬于槍支，而62cm玩具槍可定義為槍支。

對于以后的鑒定工作來說，基于以上四個方案，最好選用第三或者第四個方案。第二個方案，分析導致誤差的原因為子彈本身的質量過小，導致動能偏小。在穿過紙張時和在空氣中運動時，消耗了較多動能，導致所測得的速度偏小。第一個方案，子彈本身質量過小，在空氣中運動受空氣的阻力，使得速度減小，導致所測得的速度偏小。以上兩個實驗誤差，均為系統(tǒng)誤差。第三第四個方案較好的避免了導致第一個第二個方案誤差較大的因素。故此次物理實驗方案改進測子彈初速基本成功。

（指導教師：中南大學 潘克家）

參考文獻

[1] http：//baike.baidu.com/view/1412398.htm

[2] 人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標準實驗教科書：物理必修1[M].人民教育出版社，2006.

[3] 人民教育出版社.普通高中課程標準實驗教科書：物理選修3-5[M].人民教育出版社，2016.