Question

（2007?廈門模擬）用如圖所示裝置驗證動量守量定律，質(zhì)量為m_A的鋼球A用細線懸掛于點O，質(zhì)量為m_B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球釋放前張緊，且線與豎直線的夾角為α，A球釋放后擺到最低點時恰好與B球正碰，碰撞后，A球把輕質(zhì)指針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不變，多次重復上述實驗，白紙上記錄了多種B球的落點，圖中s是B球初始位置到落點的水平位移．
（1）為了驗證兩球碰撞過程中動量守恒，某同學測得A球質(zhì)量m_A，B球質(zhì)量m_B，高度h，水平位移s，夾角α，還應(yīng)測得

夾角β

、

線長l

等物理量．
（2）用測量的物理量表示碰撞前后A球、B球的動量：P_A=

mA

2gl(1-cosα)

，P_A′=

mA

2gl(1-cosβ)

，P_B=

0

，P_B′

mBs

g 2h

．

Answer 1

分析：A球下擺過程機械能守恒，根據(jù)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(jù)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．

解答：解：（1）為了驗證兩球碰撞過程中動量守恒，需要測量A球碰前和碰后的速度以及B球碰后的速度．
對A球根據(jù)機械能守恒定律得，mAgl(1-cosα)=

1

2

mAvA2，解得vA=

2gl(1-cosα)

．
mAgl(1-cosβ)=

1

2

mAvA′2，解得vA′=

2gl(1-cosβ)

對B球，根據(jù)h=

1

2

gt2得，t=

2h g

．則碰后B球的速度vB′=s?

g 2h

．
可知還應(yīng)測量夾角β，線長l
（2）根據(jù)動量的表達式得，PA=mAvA=mA

2gl(1-cosα)

，PA=mAvA′=mA

2gl(1-cosβ)

，P_B=0，PB′=mBvB′=mBs

g 2h

．
故答案為：（1）夾角β，線長l
（2）mA

2gl(1-cosα)

，mA

2gl(1-cosβ)

0，mBs

g 2h

．

點評：解決本題的關(guān)鍵通過實驗的原理確定測量的物理量，結(jié)合機械能守恒定律和平拋運動的規(guī)律綜合求解．