04-03-01_輕杆兩球碰撞角速度
本期高中物理競賽試題，我們開始共同研究動量應用中的一個比較複雜的問題，角動量的問題，由於角動量相比於動量而言更加抽象，因此角動量更不容易掌握，在同學們的學習過程中，有關角動量的題目也屬於比較困難的題目類型，雖然角動量比較複雜，但是競賽題中考查角動量的題目並沒有較少，反而比較常見，這不僅僅是因為角動量本身的難度較高，更重要的是角動量在物理學中佔有著非常重要的地位，在很多問題的分析過程中，都與角動量有著密切的關係，例如在分析天體運動過程中的掠面速度，其實就是角動量守恆的一種變形應用，歸根到底來說，其實就是角動量守恆，克卜勒三定律，有兩個都與角動量有著非常密切的關係。
在學習和理解角動量的時候，同學們應該對比動量和牛頓定律進行學習，如：系統在沒有受到外力作用的時候，動量守恆；那系統在沒有受到外力力矩作用的時候，角動量守恆；再如：物體的動量等於物體的質量與速度的乘積，而物體的角動量等於物體的轉動慣量與角速度的乘積，可以有效的幫助同學們迅速掌握角動量的有關知識。
好了關於角動量的內容就先說這些吧，其實角動量並不是很困難，本期高中物理競賽試題，小編就通過一個非常簡單的題目，介紹一下角動量守恆的應用方法，本期內容的題目就難度上來說不屬於競賽試題，但也比正常的角動量題目難一些，同學們要認真分析，有技巧的哦。
高中物理競賽典型題與解題步驟
如圖1所示，質量分別為m1和m2的兩個小鋼球固定在一個邊長為a的輕質硬杆兩端，杆的中心點O有一軸，使杆可以在水平面內無摩擦的自由轉動，杆原來靜止，另有一泥球，質量為m3，以水平速度u0垂直於杆的方向與m2發生碰撞，碰後二者粘在一起，設m1=m2=m3，求碰撞後杆轉動的角速度w。
高中物理競賽題解題方法與思路
題目看完了吧，首先同學們應該有這樣的經驗，一但是一個題目的題幹特別長，可能這個題目的解題思路和方法就十分簡單，這個題目就是這樣的，本期題目就重難點而言，應該主要考查以下兩個方面：首先就是通過認真理解題目的題意，同學們應該意識到這個題目與日常訓練題目的不同之處就在於轉軸已知了，這有什麼好處呢，因為題目中旋轉的是硬杆，也就是說，硬杆兩端的轉動速度是相等的，這也就在題目中隱含著告訴同學們這個題目的中三個球碰撞後的速度是相等的，但是由於泥球與鋼球發生了完全非彈性碰撞，導致碰撞一側的鋼球質量變大，導致轉軸需要對這一側提供更大的拉力，才能保持其圓周運動，因此轉軸在這個過程中對該側鋼球提供了力的衝量作用。
其次，本題的另一個考點就在於角動量守恆，首先同學們應該意識到，這個題目其實採用動量守恆也是可以的，因為在碰撞的過程中，鋼球還沒有開始轉動，因此動量守恆也是可行的思路，但是由於題目中明確知道小球圍繞轉軸轉動，採用角動量守恆更加符合題目的解題思路。其次，對於本題中的角動量守恆，必須要考慮整個系統的角動量問題，如果單獨考慮碰撞的兩個球之間的角動量問題，由於碰撞過程中杆對鋼球有外力的衝量作用，因此角動量並不守恆，但如果考慮整個系統的角動量變化，由於硬杆對鋼球的拉力屬於內力，就無需再考慮，並且整個系統沒有受到外力的作用，因此角動量守恆。
分析出了上面兩點，這個題目就很容易解了，其實就是角動量守恆和速度相等兩個方程就能求解了，解題過程小編不再贅述，通過這個題目，小編為了進一步說明鋼球和泥球碰撞過程中角動量並不守恆，因此計算了一下在碰撞和轉動過程中，轉軸通過硬杆對球施加的外力大小。當然同學們如果有興趣可以研究一下，如果沒有轉軸的話，體系將圍繞哪個固定點旋轉，角速度又有多大呢？