小球A和B的质量分别为mA 和 mB,且mA>mB。在某高度处将A和B先后从静止释放。小球A与水平地面碰撞后向上弹回,在释放处的下方与释放处距离为H的地方恰好与正在下落的小球B发生正碰。设所有碰撞都是弹性的,碰撞时间极短。求小球A、B碰撞后B上升的最大高度。
小球A和B的质量分别为mA 和 mB,且mA>mB。在某高度处将A和B先后从静止释放。小球A与水平地面碰撞后向上弹回,在释放处的下方与释放处距离为H的地方恰好与正在下落的小球B发生正碰。设所有碰撞都是弹性的,碰撞时间极短。求小球A、B碰撞后B上升的最大高度。
本题考查机械能守恒定律和动量守恒定律以及运动的相关规律。
(18分)
根据题意,由运动学规律可知,小球A与B碰撞前的速度大小相等,设均为
。
由机械能守恒有
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①
设小球A与B碰撞后的速度分别为
和
,以竖直向上方向为证,由动量守恒有
②
由于两球碰撞过程中能量守恒,故
③
联立②③式得
④
设小球B能上升的最大高度为h,由运动学公式有
⑤
由①④⑤式得
⑥
【方法提炼】以碰撞为模型综合考查动量和能量问题是高考的热点,一般以计算题出现。在动量与能量里有四个基本规律:即动量定理、动量守恒定律、动能定理和机械能守恒定律,这四个规律研究的全部是物理过程,所以解决这类问题,关键是必须搞清物体的运动过程以及不同运动状态间的衔接点,然后再选择恰当的公式求解。