如图所示,两光滑斜面与光滑水平面间夹角均为,两斜面末端与水平面平滑对接。可视为质点的物块A、B质量分别为m、βm(β为待定系数),物块A从左边斜面h高处由静止开始沿斜面下滑,与静止于水平轨道的物块B正面相撞,碰后物块A、B立即分开,它们能达到的最大高度均为
。两物块经过斜面与水平面连接处及碰撞过程中均没有机械能损失,重力加速度为g。求:
17.待定系数β;
18.第一次碰撞刚结束时木块A、B各自的速度;
19.物块A、B在轨道最低处第二次碰撞刚结束时各自的速度,并讨论木块A、B在轨道最低处第n次碰撞刚结束时各自的速度。
碰撞过程中均没有机械能损失,由机械能守恒得:
得
机械能守恒
由机械能守恒即可求出待定系数β;
系统机械能守恒,必须考虑物块A、B机械能。
,方向向左
,方向向右
A到达最低点的速度:
设 A、B 碰撞后的速度分别为 v1、v2,则
机械能守恒:
动量守恒定律:mv0=mv1+βmv2
设向右为正、向左为负,解得
,方向向左
,方向向右
机械能守恒与动量守恒
由于没有机械能的损失,可知在碰撞的过程中动量守恒与机械能守恒,由此即可求出第一次碰撞刚结束时木块A、B各自的速度;
要注意碰撞后的速度的方向
解得 (另一组解:V1=-v1,V2=-v2 不合题意,舍去)
由此可得:
当 n为奇数时,小球 A、B 在第 n次碰撞刚结束时的速度分别与其第一次碰撞刚结束时相同;
当 n为偶数时,小球 A、B 在第 n次碰撞刚结束时的速度分别与其第二次碰撞刚结束时相同。
规定向右为正方向,设 A、B 第二次碰撞刚结束时的速度分别为 V1、V2,则
解得 (另一组解:V1=-v1,V2=-v2 不合题意,舍去)
由此可得:
当 n为奇数时,小球 A、B 在第 n次碰撞刚结束时的速度分别与其第一次碰撞刚结束时相同;
当 n为偶数时,小球 A、B 在第 n次碰撞刚结束时的速度分别与其第二次碰撞刚结束时相同。
机械能守恒与动量守恒
结合机械能守恒与动量守恒即可求出第二次碰撞后的速度,然后由归纳法得出在轨道最低处第n次碰撞刚结束时各自的速度.
要注意碰撞后的速度的方向与大小要合理.