题目内容
【题目】动量守恒定律是一个独立的实验定律，它适用于目前为止物理学研究的一切领域．运用动量守恒定律解决二维问题时，可以在相互垂直的
、
两个方向上分别研究．如图所示，质量分别为
、
的球
和球
构成一系统，不考虑系统的外力作用．球
以速度
（方向沿
轴正向）与静止的球
碰撞，若速度
不在两球球心的连线上，碰撞之后两球的速度
、
都会偏离
的方向，偏角分别为
、
，且
、
、
、
、
均己知．
（1）请写出计算
、
的大小时主要依据的关系式．
（2）请分析说明球
对球
的平均作用力
的方向．
（3）若两球质量相等，并发生弹性碰撞，请分析说明碰后两球速度方向的关系．
【答案】（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析；
【解析】（1）以碰撞后
轴、
轴方向为正方向，分别列出两轴的动量守恒表达式如下：
x: 
，
y: 
．
（2）对球
，由动量定理：
，
可知， 
的方向与
相同，与水平方向夹角为φ．
（3）依据动量守恒定律：
水平方向： 
，
竖直方向： 
，
依据能量守恒
，
所以当
时， 
与
相互垂直，方向的夹角为
．
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