小靜在觀看臺球比賽時發現:有時運動的白球去撞擊一個靜止的球后,白球會立即靜止在碰撞時的位置,而被撞的球似乎接替...
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問題詳情:
小靜在觀看臺球比賽時發現:有時運動的白球去撞擊一個靜止的球后,白球會立即靜止在碰撞時的位置,而被撞的球似乎接替了白球,沿白球原來的運動方向,以幾乎相同的速度向前運動,如圖*所示.
小靜想:白球碰撞後立即靜止,被撞的球是以白球撞前相同大小的速度運動出去的嗎?
透過瞭解和初步實驗,小靜發現只有當體積和質量均相同的兩球,而且球心在同一直線上相碰時,纔可能出現上述現象.爲進一步探究,她設計了下述實驗方案:
將一個兩端翹起、中間水平的軌道固定在水平桌面上,取兩個相同的檯球A、B,將B球靜置於軌道的滴水平部分,A球置於軌道左端斜面上某處,測出該點到水平桌面的高度h1,如圖乙所示,釋放A球,撞擊後,A球靜止,B球向前運動並衝上軌道右端斜面能到達的最高點,測出該點的高度h2.透過比較h2與h1的大小關係即可作出判斷.
請你作答以下問題:
(1)A球從斜面滑下的過程中, 能轉化爲動能.
(2)B球由靜止變爲運動是因爲B球在碰撞中獲得了 能.
(3)已知重力勢能的計算公式爲Ep=mgh,動能的計算公式爲Ek=mv2.若軌道光滑,則碰撞前瞬間A球運動速度的表達式vA= ;若h2=h1,則說明B球被撞後開始運動的速度vB vA(選填“>”、“=”或“<”).
(4)在實際實驗中,測出的h2總小於h1,若導致這一現象的原因是軌道不光滑,那麼,在阻力不可避免的情況下,你認爲小靜的設計是否還有價值?請說出你的理由 .
【回答】
解:(1)A球從斜面滑下的過程中,重力勢能減小,動能增大,重力勢能轉化爲動能;
(2)B球由靜止變爲運動是因爲B球在碰撞中獲得了動能;
(3)因軌道光滑時,A球下滑的過程中重力勢能全部轉化爲動能,
所以,Ep=Ek,即mgh1=mvA2,
解得:vA=;
若h2=h1,則最高點時A和B球的重力勢能相等,
由上面的勻速可知,B球碰撞後的速度和A球碰撞前的速度相等,即vB=vA;
(4)有價值.在阻力無法避免的情況下,用光滑程度不同的軌道多次實驗,軌道越光滑,h2約接近h1,
即可推理得出:當無阻力時,h2=h1,即可判斷vB=vA.
故*爲:
(1)重力勢;
(2)動;
(3);=;
(4)有價值.在阻力無法避免的情況下,用光滑程度不同的軌道多次實驗,軌道越光滑,h2約接近h1,即可推理得出:當無阻力時,h2=h1,即可判斷vB=vA.
知識點:功和機械能 單元測試
題型:實驗,探究題
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