Question

【題目】小明做驗證動量守恒定律實驗的裝置如圖甲所示，懸掛在O點的單擺由長為l的細線和直徑為d的小球A組成，小球A與放置在光滑支撐桿上的直徑相同的小球B發生對心碰撞，碰后小球A繼續向前擺動，小球B做平拋運動。

(1)小明用游標卡尺測小球A直徑如圖乙所示，則d=_______mm。又測得了小球A質量m1，細線長度l，碰撞前小球A拉起的角度α和碰撞后小球B做平拋運動的水平位移x、豎直下落高度h。為完成實驗，還需要測量的物理量有：___________；

(2)如果滿足等式_____________（用實驗測得的物理量符號表示），我們就認為在碰撞中系統的動量是守恒的。

Answer 1

【答案】12.40 小球B質量m2，碰后小球A擺動的最大角度β

【解析】

(1) [1]球的直徑為d=12mm+×8mm=12.40mm。

[2]根據機械能守恒定律可得碰撞前瞬間球A的速度

碰撞后仍可根據機械能守恒定律計算小球A的速度，所以需要小球A碰后擺動的最大角；小球B碰撞后做平拋運動，根據平拋運動規律可得小球B的速度，要求B的動量所以需要測量小球B的質量。

(2) [3]碰后對小球A用機械能守恒

小球B做平拋運動

碰撞過程動量守恒

聯立以上五式整理得