Question

【題目】用如圖所示裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，質(zhì)量為mB的鋼球B放在離地面高度為H的小支柱N上，O點(diǎn)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(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)恰與B球正碰，碰撞后，A球把輕質(zhì)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(fù)寫紙的白紙D．保持α角度不變，多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，白紙上記錄到多個(gè)B球的落點(diǎn)．

（1）圖中s應(yīng)是B球初始位置到________的水平距離．

（2）某次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得以下物理量：mA、mB、L、α、β、H、s；請(qǐng)用測(cè)得的物理量表示碰撞前后A球、B球的動(dòng)量：pA＝_______，pA′＝_____，pB＝________，pB′＝________．

Answer 1

【答案】落地點(diǎn); ; ; 0; ;

【解析】

（1）B球離開小支柱后做平拋運(yùn)動(dòng)，S是B球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移，即：B球初始位置到落地點(diǎn)的水平距離．
（2）小球從A處下擺過程只有重力做功，機(jī)械能守恒，由機(jī)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(xù)運(yùn)動(dòng)，在A碰后到達(dá)最左端過程中，機(jī)械能再次守恒，由機(jī)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(yùn)動(dòng)，水平方向：S=vB′t，豎直方向H=gt2，解得vB′=S，

則碰后B球的動(dòng)量PB′=mBvB′=mBS；