试题与答案

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

题型:问答题

题目:

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-mv1

由机械能守恒定律得

1
2
m
v20
+mgh1=
1
2
m
v21
v1=
v20
+2gh1

1
2
m
v22
=mgh2v2=
2gh2

由①②③④式求得 F=

m
2gh2
-m
v20
+2gh1
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

G
g
替换m,因为题目中没有给出m.

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=

m
2gh2
+m
v20
+2gh1
t
+mg.

答:球对海绵的平均作用力为F=

m
2gh2
+m
v20
+2gh1
t
+mg.

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