问题
问答题
在弹性海绵垫的正上方h1高处,将重为G的小球以速率v0竖直下抛,落垫后反弹的高度为h2.设球与海绵垫第一次接触的时间为t,求在此时间内球对海绵垫的平均作用力的大小.(空气阻力不计,重力加速度为g)
某同学给出了如下设在时间t内海绵垫对球的平均作用力大小为F,球第一次刚接触海绵垫时的速率为v1、刚离开海绵垫时的速率为v2,则由动量定理得Ft=△p①
△p=mv2-mv1②
由机械能守恒定律得
m1 2
+mgh1=v 20
m1 2
v1=v 21
③
+2gh1v 20
m1 2
=mgh2v2=v 22
④2gh2
由①②③④式求得 F=
⑤m
-m2gh2
+2gh1v 20 t
(解题过程到此结束)
答案
①式有错误.因为方程中F只是海绵垫对球的作用力,不是合外力. 以向上方向为正方向,合外力应写为F-G
②式有错误,因为动量是矢量,以向上方向为正方向,正确的应该为△P=mv2-(-mv1),即△P=mv2+mv1
最后F的表达式中,应该用
替换m,因为题目中没有给出m.G g
解题过程不完整.因为求出的F是海绵垫对球的平均作用力大小,而题目要求的是球对海绵垫的平均作用力大小,应该再根据牛顿第三定律去分析说明.
正确的结果为:F=
+mg.m
+m2gh2
+2gh1v 20 t
答:球对海绵的平均作用力为F=
+mg.m
+m2gh2
+2gh1v 20 t