(1)物块A与B发生碰撞。(2)物块A与B发生碰撞(设为弹性碰撞)后,物块B与档板P发生碰撞。(3)物块B与档板P发生碰撞(设为弹性碰撞)后,物块B与A在木板C上再发生碰撞。(4)物块A从木
◎ 题目
(1)物块A与B发生碰撞。 (2)物块A与B发生碰撞(设为弹性碰撞)后,物块B与档板P发生碰撞。 (3)物块B与档板P发生碰撞(设为弹性碰撞)后,物块B与A在木板C上再发生碰撞。 (4)物块A从木板C上掉下来。 (5)物块B从木板C上掉下来。 ![]() |
◎ 答案
(1)A与B发生碰撞的条件是: ![]() (2) A与B相撞,B再与P相撞的条件是: ![]() (3)物块A的初速度 ![]() (4) A从C掉下的条件是: ![]() (5)物块B从木板C上掉下的条件是: ![]() |
◎ 解析
用m表示A、B和C的质量。
(1)当物块A以初速度v0向右运动时,它因受C给它的滑动摩擦力做匀减速直线运动,而它作用于C的摩擦力不足以使B、C产生相对滑动,即B、C以相同加速度做匀加速直线运动。物块A、B发生碰撞的临界情况是:物块A运动到物块B所在处时,A、B速度相等。 在临界状况下,因为B与木板C的速度始终相等,所以A、B即将碰撞时,A、B、C三者速度均相同,设为v1。由动量守恒定律有 mv0=3mv1 ① 在此过程中,设木板C 运动的路程为s1,则物块A运动的路程为s1+L,由功能原理得: ![]() 解①、②得: ![]() 故A与B发生碰撞的条件是: ![]() (2)当物块A的初速度 ![]() mv0=3mv2 ③ 设A、B碰撞前瞬间,A、B、C速度分别为vA、vB和vC,则vA>vB,vB=vC。 在A、B碰撞的极短时间内,A、B构成的系统的动量近似守恒,而木板C的速度保持不变,因为A、B间的碰撞是弹性的,即系统机械能守恒,又物块A、B质量相等,故易得:碰撞后A、B速度交换,设碰撞刚结束时A、B、C三者的速度分别为vAˊ、vBˊ、vCˊ,则vAˊ=vB,vBˊ=vA,vCˊ=vC,刚碰撞后A、B、C的运动与(1)类似,只是A、B的运动进行了交换,由此易分析:在整个运动过程中,先是A相对C运动的路程为L,接着是B相对C运动的路程为L,整个系统的动能转变为内能。类似(1)中方程得 ![]() 联立③、④解之,得: ![]() 故A与B相撞,B再与P相撞的条件是: ![]() (3)当物块A的初速度 ![]() ![]() (4)若A刚刚没从木板C上掉下来,即A到达C的左端时的速度变为与C相同,这时三者的速度皆相同,以v3表示,由动量守恒有 ![]() 从A以初速度v0在木板C的左端开始运动,经过B与P相碰,直到A刚没从木板C的左端掉下来,这一整个过程中,系统内部先是A相对C运动的路程为L,接着B相对C运动的路程也是L,B与P碰后直到A刚没从木板C上掉下来,A与B相对C运动的路程也皆为L,整个系统动能的改变应等于内部相互滑动摩擦力做功的代数和。 即: ![]() ![]() 由⑤⑥两式得: ![]() 故A从C掉下的条件是: ![]() (5)当物块A的初速度 ![]() mv0=2m vA″+mvC″ ⑦ ⑥式应改写成: ![]() ![]() ![]() 当物块A掉下C后,物块B从木板C掉下的临界情况是:当C在左端赶上B时,B与C的速度相等,设此速度为v4
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