Question

【题目】用如图所示装置验证动量守恒定律，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上，O点到A球球心的距离为L，使悬线在A球释放前张直，且线与竖直线的夹角为α．A球释放后摆动到最低点时恰与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹角β处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D．保持α角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B球的落点．

（1）图中s应是B球初始位置到________的水平距离．

（2）某次实验中测得以下物理量：mA、mB、L、α、β、H、s；请用测得的物理量表示碰撞前后A球、B球的动量：pA＝_______，pA′＝_____，pB＝________，pB′＝________．

Answer 1

【答案】落地点; ; ; 0; ;

【解析】

（1）B球离开小支柱后做平抛运动，S是B球做平抛运动的水平位移，即：B球初始位置到落地点的水平距离．
（2）小球从A处下摆过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得：
mAgL（1-cosα）=mAvA2-0，

解得：vA=，则PA=mAvA=mA；
小球A与小球B碰撞后继续运动，在A碰后到达最左端过程中，机械能再次守恒，由机械能守恒定律得：-mAgL（1-cosβ）=0-mAvA′2，

解得vA′=，PA′=mAvA′=mA；
碰前小球B静止，则PB=0；
碰撞后B球做平抛运动，水平方向：S=vB′t，竖直方向H=gt2，解得vB′=S，

则碰后B球的动量PB′=mBvB′=mBS；