小静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...
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小静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,如图*所示.
小静想: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,小静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球静置于轨道的滴水平部分,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的大小关系即可作出判断.
请你作答以下问题:
(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,若导致这一现象的原因是轨道不光滑,那么,在阻力不可避免的情况下,你认为小静的设计是否还有价值?请说出你的理由 .
【回答】
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)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)有价值.在阻力无法避免的情况下,用光滑程度不同的轨道多次实验,轨道越光滑,h2约接近h1,
即可推理得出:当无阻力时,h2=h1,即可判断vB=vA.
故*为:
(1)重力势;
(2)动;
(3);=;
(4)有价值.在阻力无法避免的情况下,用光滑程度不同的轨道多次实验,轨道越光滑,h2约接近h1,即可推理得出:当无阻力时,h2=h1,即可判断vB=vA.
知识点:功和机械能 单元测试
题型:实验,探究题
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