Question

【題目】用如圖所示裝置來進行探究碰撞的不變量的實驗，質量為mB的鋼球B放在小支柱N上，球心離地面高度為H；質量為mA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為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推移到與豎直線夾角為β處，B球落到地面上，地面上鋪有一張覆蓋有復寫紙的白紙D，用來記錄球B的落點。保持α角度不變，多次重復上述實驗，在白紙上記錄到多個B球的落地點。

(1)圖中s應是B球初始位置到________的水平距離.

(2)為了探究碰撞中的守恒量，應測得________等物理量。

(3)用測得的物理量表示：mAvA＝____________；mAv′A＝________；mBv′B＝________.

Answer 1

【答案】B球落地點 mA、mB、L、α、β、H、s

【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，求出動量的表達式，然后分析答題．

(1)由圖可知，s為B球的初始位置到B球落點間的距離；

(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：,解得：，則，為了測量碰撞前A球的動量，需要測量的物理量有：mA、α、L；

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，,為了測量碰撞后A球的動量還需要測量的物理量有：mA、β、L；

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,解得：，則碰后B球的動量為：，為了測量碰撞后B球的動量，需要測量的物理量有：mB、H、s.

則由動量守恒定律可知，實驗需要測量的所有物理量為：mA、mB、L、α、β、H、s；

由以上計算可得，用測量的物理量表示結果為：，，．