2010年高考物理总复习学案18:水平方向上的碰撞&弹簧模型
2010年高考物理总复习学案18:水平方向上的碰撞&弹簧模型第2页

(2)求在A球离开挡板P之后的运动过程中,弹簧的最大弹性势能。

解析:(1)设C球与B球粘结成D时,D的速度为v1,由动量守恒得当弹簧压至最短时,D与A的速度相等,设此速度为v2,由动量守恒得,由以上两式求得A的速度。

(2)设弹簧长度被锁定后,贮存在弹簧中的势能为EP,由能量守恒,有撞击P后,A与D的动能都为零,解除锁定后,当弹簧刚恢复到自然长度时,势能全部转弯成D的动能,设D的速度为v3,则有

以后弹簧伸长,A球离开挡板P,并获得速度,当A、D的速度相等时,弹簧伸至最长,设此时的速度为v4,由动量守恒得

当弹簧伸到最长时,其势能最大,设此势能为EP",由能量守恒,有解以上各式得。

说明:对弹簧模型来说"系统具有共同速度之时,恰为系统弹性势能最多"。

三、粗糙水平面上有阻挡板参与的碰撞问题

例3. 图2中,轻弹簧的一端固定,另一端与滑块B相连,B静止在水平直导轨上,弹簧处在原长状态。另一质量与B相同滑块A,从导轨上的P点以某一初速度向B滑行,当A滑过距离l1时,与B相碰,碰撞时间极短,碰后A、B紧贴在一起运动,但互不粘连。已知最后A恰好返回出发点P并停止,滑块A和B与导轨的滑动摩擦因数都为,运动过程中弹簧最大形变量为l2,重力加速度为g,求A从P出发时的初速度v0。

    图2

解析:令A、B质量皆为m,A刚接触B时速度为v1(碰前)