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如图3—4所示,一个质量为m的物体从倾角为a的光滑斜面滑到质量为M的静止小车上.当物体落到小车上时,小车会获得多大的速度?设物体的最初位置距小车底板的高度为h,小车作无摩擦运动.
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参考解答
正确答案:根据题意共有两个物理过程.第一个物理过程是物体自斜面落下直至落到小车底板上;第二过程是物体与小车的完全非弹性碰撞过程.两个过程之间的联系是物体落到斜面底部时的速度v0即物体与小车碰撞前的速度. 第一过程:取物体与地球为研究对象物体受重力及斜面支持力作用.外力(支持力)不做功故系统的机械能守恒有mgh=mv02/2.因此解得 第二过程:取物体与小车为系统.在完全非弹性碰撞过程中车与地面无摩擦水平方向的外力之和为零.因此水平方向的动量分量守恒.物体与小车碰撞前的速率是v0它沿水平方向速度大小为v0cosa.碰撞后物体与小车一起以速率v水平运动.在水平方向上应用动量守恒定律得 mv0cosa=(M+m)v (2)由式(2)解得
将式(1)代入式(3)得
根据题意,共有两个物理过程.第一个物理过程是物体自斜面落下直至落到小车底板上;第二过程是物体与小车的完全非弹性碰撞过程.两个过程之间的联系是物体落到斜面底部时的速度v0,即物体与小车碰撞前的速度.第一过程:取物体与地球为研究对象,物体受重力及斜面支持力作用.外力(支持力)不做功,故系统的机械能守恒,有mgh=mv02/2.因此,解得第二过程:取物体与小车为系统.在完全非弹性碰撞过程中,车与地面无摩擦,水平方向的外力之和为零.因此,水平方向的动量分量守恒.物体与小车碰撞前的速率是v0,它沿水平方向速度大小为v0cosa.碰撞后物体与小车一起以速率v水平运动.在水平方向上应用动量守恒定律,得mv0cosa=(M+m)v(2)由式(2)解得将式(1)代入式(3),得
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