Question

【題目】某同學用如圖所示裝置驗證動量守恒定律，用輕質細線將小球1懸掛于O點，使小球1的質心到懸點O的距離為L，被碰小球2放在光滑的水平桌面上將小球1從右方的A點與豎直方向的夾角為由靜止釋放，擺到最低點時恰與小球2發生正碰，碰撞后，小球1繼續向左運動把輕質指示針推移到圖中的OC位置，小球2落到水平地面上到桌面邊緣水平距離為S的D點．

實驗中已經測得上述物理量中的、L、S，為了驗證兩球碰撞過程動量守恒，還應該測量物理量有______ ．

請用測得的物理量結合已知物理量來表示碰撞前后小球1、小球2的動量： ______ ______ ______ ______ ．

Answer 1

【答案】小球1質量，小球2質量，桌面高度h，OC與OB夾角； 0

【解析】

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．

（1）為了驗證兩球碰撞過程動量守恒，需要測量兩小球的質量，小球1質量，小球2質量，小球1碰撞前后的速度可以根據機械能守恒定律測出，所以還需要測量OC與OB夾角，需要通過平拋運動測量出小球2碰后的速度，需要測量水平位移S和桌面的高度h．

（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：

，解得

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：，

解得，則．

碰前小球B靜止，則；

碰撞后B球做平拋運動，水平方向：，豎直方向，

聯立解得，

則碰后B球的動量．