Question

（1）用如圖所示裝置來驗證動量守恒定律，質量為m_B的鋼球B放在小支柱N上，球心離地面高度為H；質量為m_A的鋼球A用細線拴好懸掛于O點，當細線被拉直時O點到球心的距離為L，且細線與豎直線之間夾角α；球A由靜止釋放，擺到最低點時恰與球B發生正碰，碰撞后，A球把輕質指示針C推移到與豎直夾角為β處，B球落到地面上，地面上鋪有一張蓋有復寫紙的白紙D，用來記錄球B的落點．
①用圖中所示各個物理量的符號表示碰撞前后兩球A、B的動量（設兩球A、B碰前的動量分別為p_A、p_B；碰后動量分別為、），
則p_A=______

Answer 1

【答案】分析：A球下擺過程機械能守恒，根據守恒定律列式求最低點速度；球A上擺過程機械能再次守恒，可求解碰撞后速度；碰撞后小球B做平拋運動，根據平拋運動的分位移公式求解碰撞后B球的速度，然后驗證動量是否守恒即可．
通過計算判斷猜想是否成立，碰撞過程中B球動量的增加量和A球動量的減小量相等．
解答：解：（1）①小球從A處下擺過程只有重力做功，機械能守恒，由機械能守恒定律得：
m_AgL（1-cosα）=，解得：v_A=，則，
小球A與小球B碰撞后繼續運動，在A碰后到達最左端過程中，機械能再次守恒，
由機械能守恒定律得：-m_AgL（1-cosβ）=0-，解得v_A′=．
P_A′=m_Av_A′=．
碰前小球B靜止，則P_B=0；
碰撞后B球做平拋運動，水平方向：S=v_B′t，豎直方向H=
解得v_B′=．則碰后B球的動量P_B′=m_Bv_B′=m_BS
減小實驗誤差的建議：a．讓球A多次從同一位置擺下，求B球落點的平均位置；b．α角取值不要太�。籧．兩球A、B質量不要太��；d．球A質量要盡量比球B質量大．
（2）猜想1、2均不成立
B球動量的增加量△p_B=0.1×9=0.9kg?m/s，A球動量的減少量△p_A=0.3×8-0.3×5=0.9 kg?m/s，從計算結果可得，B球動量的增加量與A球動量的減少量相等．即系統的總動量保持不變．
故答案為：（1）①，；0，
②a．讓球A多次從同一位置擺下，求B球落點的平均位置；
b．α角取值不要太��；
c．兩球A、B質量不要太��；
d．球A質量要盡量比球B質量大
（2）猜想1、2均不成立
B球動量的增加量△p_B=0.1×9=0.9kg?m/s，A球動量的減少量△p_A=0.3×8-0.3×5=0.9 kg?m/s，從計算結果可得，B球動量的增加量與A球動量的減少量相等．即系統的總動量保持不變．
點評：解決本題的關鍵理解實驗的實驗原理，明確兩小球的運動過程以及過程中機械能何時守恒，動量何時守恒．