Question

【題目】用如圖所示裝置驗證動量守恒定律，質量為mA的鋼球A用細線懸掛于O點，質量為mB的鋼球B放在離地面高度為H的小支柱N上，O點到A球球心的距離為L，使懸線在A球釋放前張直，且線與豎直線的夾角為α．A球釋放后擺動到最低點時恰與B球正碰，碰撞后，A球把輕質指示針OC推移到與豎直線夾角β處，B球落到地面上，地面上鋪一張蓋有復寫紙的白紙D．保持α角度不變，多次重復上述實驗，白紙上記錄到多個B球的落點．

（1）圖中s應是B球初始位置到________的水平距離．

（2）某次實驗中測得以下物理量：mA、mB、L、α、β、H、s；請用測得的物理量表示碰撞前后A球、B球的動量：pA＝_______，pA′＝_____，pB＝________，pB′＝________．

Answer 1

【答案】落地點; ; ; 0; ;

【解析】

（1）B球離開小支柱后做平拋運動，S是B球做平拋運動的水平位移，即：B球初始位置到落地點的水平距離．
（2）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：
mAgL（1-cosα）=mAvA2-0，

解得：vA=，則PA=mAvA=mA；
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：-mAgL（1-cosβ）=0-mAvA′2，

解得vA′=，PA′=mAvA′=mA；
碰前小球B靜止，則PB=0；
碰撞后B球做平拋運動，水平方向：S=vB′t，豎直方向H=gt2，解得vB′=S，

則碰后B球的動量PB′=mBvB′=mBS；