在高中物理中，有一种特殊的“碰撞”即小球与细绳的“碰撞”，很多学生对此疑惑不解，下面就此问题作一个初步的探讨。
关键词：高中物理；球绳碰撞；机械能守恒定律；动能定理
问题：如图1所示，一长为L的细绳，一端固定在O点，另一端拴住一个质量为m的小球，让小球从图示A点（细绳刚好拉直，细绳与水平成300）静止释放，问小球运动到最低点B点时速度多大？
错解：小球从A点到B点，根据机械能守恒定律：
mgL(1+sin300)=mvB2 vB =
错因：如图2所示，小球从A点到C点是自由落体运动
(细绳是弯曲的）。在C点小球与细绳发生“碰撞”，
有能量损失，所以整个过程小球的机械能不守恒。
正解：小球从A点到B点可分为三个过程：
(1)从A点到C点，小球作自由落体运动，机械能守恒：
mgL=mvC2 vC =
(2) 在C处，小球要以 vC = 竖直向下运动，
而被细绳拉住，二者发生“碰撞”，
把小球速度vC沿着细绳和垂直细绳方向分解：
V1=vCsin300= V2=vCcos300=
在沿细绳方向上，细绳对小球拉力F产生一个瞬间冲量I，使小球沿细绳方向的速度v1瞬间减为0，即I=Ft=mv1=m沿细绳方向指向圆心。
(3)小球从C点以速度v2=沿着圆弧运动到B点，小球机械能守恒
mgL(1-sin300)+mv22=mvB2 vB= 方向水平向左。
方法：细绳被拉直的瞬间，小球和细绳发生碰撞，把小球的速度分解为沿细绳方向和垂直于细绳方向两个分速度，沿细绳方向的分速度在细绳拉力的冲量作用下变为0，小球沿垂直细绳分速度方向运动。
应用：
如图3所示，空间存在着水平向左方向的匀强电场E=2×104N/C，在A点有一个质量为0.4Kg的小球，带电量为q=+2×10-4C，用一长为L=40cm的不可伸长的绝缘细线固定O点，AO与电场线平行处于水平状态，现让该小球在A点由静止释放，求
（1）小球第一次运动到O正下方时的速度大小。
（2）细线第一次处于另一侧水平位置时小球的速度大小。
解析：
（1）由于mg=0.4×10=4N Eq=2×104×2×10-4=4N
F合=4N与水平方向成450角 ，
所以小球沿F合方向作匀加速直线运动（细绳是弯曲的），
根据动能定理 ：F合 x =mvB2 得 vB=4m/s
（2）在B处小球与细绳碰撞:
小球沿细绳方向分速度V1=v0sin450 =2m/s，在沿细绳方向的拉力瞬间冲量作用下减为0 ，冲量的大小I=mV1=2m 方向是沿细绳指向圆心。
小球沿圆弧切线方向分速度为v2= v0sin450=2m/s
小球从B到C 过程 ，根据动能定理：
EqL-mgL= mvC2 - mvB2 且Eq=mg
得vC=vB= 2m/s
作者简介：邓永忠（1964.08），男，湖北 监利，大学本科，中学高级教师，湖北省武汉市水果湖高级中学，物理。