看到这个题目，大家可能会奇怪：在一门炮上还能开展实验？请看图1，它们是装备在中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室(LNM)的口径与击发方式不同的两门一级轻气炮。它们都有长长的炮管，其中一端设有“击发”装置以发射驱动弹丸，弹丸就在炮膛中向前运动。但是，和常规的大炮不同，它的另一端是密封在一个大腔室内，那里安置着实验的样品，高速运动的“弹丸”在飞出炮膛的瞬间就撞击在样品上，该样品在大密封腔内被捕获收集。力学家就可以根据样品材料受撞击发生的变化来测定它的力学性能，所以一级轻气炮是一种实验装置。可能大家又会问为什么叫“一级”轻气炮呢？难道还有“二级”或“多级”轻气炮吗？是的，这又是轻气炮和普通大炮的不同之处，它可以采用二级或多级的驱动方式，从而可以使得弹丸的运动速度达到十分高的数值。一级轻气炮与二级或多级轻气炮的区别在于它是用高压气体直接推动弹丸前进并加速，没有后级(二级或多级)驱动装置。由于魏叔如研究员已在《力学园地》对二级轻气炮作过详细的介绍，所以本文只对一级轻气炮及其基本用途作一介绍。

    (a) ￠101mm双破膜击发轻气炮

    (b) ￠56mm活塞式击发压剪轻气炮

    图1 设置在LNM的一级轻气炮照片

    在具体介绍一级轻气炮之前，先向大家提一个问题：如果一块金属平板以足够高的速度向前运动平面...