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(2008?北京)有两个完全相同的小滑块A和B,A沿光滑水平面以速度v0与静止在平面边缘O点的B发生正碰,碰撞中无机械能损失.碰后B运动的轨迹为OD曲线,如图所示.
(1)已知滑块质量为m,碰撞时间为△t,求碰撞过程中A对B平均冲力的大小.
(2)为了研究物体从光滑抛物线轨道顶端无初速下滑的运动,特制做一个与B平抛轨道完全相同的光滑轨道,并将该轨道固定在与OD曲线重合的位置,让A沿该轨道无初速下滑(经分析,A下滑过程中不会脱离轨道).
a.分析A沿轨道下滑到任意一点的动量pA与B平抛经过该点的动量pB的大小关系;
b.在OD曲线上有一M点,O和M两点连线与竖直方向的夹角为45°.求A通过M点时的水平分速度和竖直分速度.
分析:(1)AB滑块在碰撞的过程中动量守恒,根据动量守恒可以求得碰后B的速度的大小,在由动量定理可以求得AB之间的相互的作用力的大小;
(2)a、A滑块在运动的过程中,只有重力做功,它的机械能守恒,而B做的是平抛运动,B有一个水平方向的初速度,所以在任意的一个位置,B的合速度都要比A的速度大,由此可以分析它们的动量的关系;
b、M点在平抛运动的轨迹上,所以M点水平的位移和竖直方向上的位移满足平抛运动的规律,再根据B滑块做的是平抛运动,可以求得在M点的水平速度和竖直速度之间的关系.
解答:解:(1)滑动A与B正碰,满足
mvA-mVB=mv0
1
2
mvA2+
1
2
mvB2=
1
2
mv0                 ②
由①②,解得vA=0,vB=v0
根据动量定理,滑块B满足 F?△t=mv0
解得 F=
mv0
△t

所以碰撞过程中A对B平均冲力的大小为
mv0
△t

(2)a.设任意点到O点竖直高度差为d.
A、B由O点分别运动至该点过程中,只有重力做功,所以机械能守恒.
选该任意点为势能零点,有
EA=mgd,EB=mgd+
1
2
mv02
由于p=
2mEK

PA
PB
=
EKA
EKB
=
2gd
V
2
0
+2gd
<1,
即   PA<PB
所以A下滑到任意一点的动量总和是小于B平抛经过该点的动量.
b.以O为原点,建立直角坐标系xOy,x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向下,则对B有
x=v0t,
y=
1
2
gt2
B的轨迹方程 y=
g
2
v
2
0
x2
在M点x=y,所以  y=
2
v
2
0
g
         ③
因为A、B的运动轨迹均为OD曲线,故在任意一点,两者速度方向相同.
设B水平和竖直分速度大小分别为vBx和vBy,速率为vB
A水平和竖直分速度大小分别为vAx和vAy,速率为vA,则
VAX
VA
=
VBX
VB
VAy
VA
=
VBy
VB
    ④
B做平抛运动,故vBx=v0,vBy=
2gy
,vB=
v
2
0
+2gy
  ⑤
对A由机械能守恒得vA=
2gy
,⑥
由④⑤⑥得vAx=
V0
2gy
V
2
0
+2gy
,vAy=
2gy
V
2
0
+2gy

将③代入得 vAx=
2
5
5
v0 ,vAy=
4
5
5
v0
所以A通过M点时的水平分速度为
2
5
5
v0 ,竖直分速度的大小为
4
5
5
v0
点评:本题的第二问比较新颖,A沿着平抛轨迹的轨道运动,B做的是平抛运动,它们的运动的轨迹相同,但是在每个地方的速度的情况并不相同,主要的区别就在于B有一个水平的初速度;
在计算M点的水平和竖直速度的大小的时候,充分的利用了B做平抛运动的规律,本题是考查平抛运动规律的一道好题.
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C
C
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C.调整扫描微调旋钮和Y增益旋钮
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①下表记录的是该同学已测出的6个值,其中有两个数值在记录时有误,它们的代表符号分别是
L5
L5
L6
L6

测量记录表:
代表符号 L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7
刻度数值/cm 1.70 3.40 5.10 8.60 10.3 12.1
②实验中,L3和L2两个值还没有测定,请你根据上图将这两个测量值填入记录表中.
③为充分利用测量数据,该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差,分别计算出了三个差值:d1=L1-Ln=6.90 cm,d2=L3-L1=6.90 cm,d3=L3-L2=7.00 cm.
请你给出第四个差值:dA=
14.05cm-6.85cm
14.05cm-6.85cm
=
7.20
7.20
cm.
④根据以上差值,可以求出每增加50g砝码的弹簧平均伸长量△L.△L用d1、d2、d3、d4表示的式子为:△L=
(d1+d2+d3+d4)
4×4
(d1+d2+d3+d4)
4×4
,代入数据解得△L=
1.75
1.75
cm.
⑤计算弹簧的劲度系数k=
28
28
N/m.(g取9.8m/s2

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