题目内容

【题目】小华在观看台球比赛时发现:有时运动的白球去撞击一个静止的球后,白球会立即静止在碰撞时的位置,而被撞的球似乎接替了白球,沿白球原来的运动方向,以几乎相同的速度向前运动,称之为速度“交换”,如图甲所示.

小华想:白球碰撞后立即静止,被撞的球是以白球撞前相同大小的速度运动出去的吗?

通过了解和初步实验,小华发现只有当体积和质量均相同的两球,而且球心在同一直线上相碰时,才可能出现上述现象.为进一步探究,她设计了下述实验方案:

将一个两端翘起、中间水平的轨道固定在水平桌面上,取两个相同的台球A、B,将B球静置于轨道的水平部分,A球置于轨道左端斜面上某处,测出该点到水平桌面的高度h1,如图乙所示,释放A球,撞击后,A球静止,B球向前运动并冲上轨道右端斜面能到达的最高点,测出该点的高度h2.通过比较h2与h1的大小关系即可做出判断.

请你回答以下问题:

(1)A球从斜面滑下的过程中, 能转化为动能.

(2)B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了 能.

(3)已知重力势能的计算公式为EP=mgh,动能的计算公式为Ek=mv2.

若轨道光滑,则碰撞前瞬间A球运动速度的表达式VA= ;若h2=h1,则说明B球被撞后开始运动的速度VB VA(选填“>”、“=”或“<”).

(4)在实际实验中,测出的h2总小于h1,导致这一现象的主要原因是 .

【答案】(1)重力势;

(2)动;

(3);=;

(4)轨道不光滑(或碰撞时有能量损失).

【解析】解:(1)A球从斜面滑下的过程中,重力势能减小,动能增大,重力势能转化为动能;

(2)B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了动能;

(3)动能的计算公式为Ek=mv2;

因轨道光滑时,A球下滑的过程中重力势能全部转化为动能,

所以,Ep=Ek,即mgh1=mvA2,

解得:vA=;

若h2=h1,则最高点时A和B球的重力势能相等,

由上面的匀速可知,B球碰撞后的速度和A球碰撞前的速度相等,即vB=vA;

(4)由于导轨不光滑,小球在滚动过程中及碰撞过程中具有能量损失,所以h2总小于h1.

故答案为:(1)重力势;(2)动;(3);=;(4)轨道不光滑(或碰撞时有能量损失).

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