Question

小靜在觀看臺(tái)球比賽時(shí)發(fā)現(xiàn)：有時(shí)運(yùn)動(dòng)的白球去撞擊一個(gè)靜止的球后，白球會(huì)立即靜止在碰撞時(shí)的位置，而被撞的球似乎接替了白球，沿白球原來的運(yùn)動(dòng)方向，以幾乎相同的速度向前運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示．

小靜想：白球碰撞后立即靜止，被撞的球是以白球撞前相同大小的速度運(yùn)動(dòng)出去的嗎？

通過了解和初步實(shí)驗(yàn)，小靜發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)體積和質(zhì)量均相同的兩球，而且球心在同一直線上相碰時(shí)，才可能出現(xiàn)上述現(xiàn)象．為進(jìn)一步探究，她設(shè)計(jì)了下述實(shí)驗(yàn)方案：

將一個(gè)兩端翹起、中間水平的軌道固定在水平桌面上，取兩個(gè)相同的臺(tái)球A、B，將B球靜置于軌道的滴水平部分，A球置于軌道左端斜面上某處，測(cè)出該點(diǎn)到水平桌面的高度h1，如圖乙所示，釋放A球，撞擊后，A球靜止，B球向前運(yùn)動(dòng)并沖上軌道右端斜面能到達(dá)的最高點(diǎn)，測(cè)出該點(diǎn)的高度h2．通過比較h2與h1的大小關(guān)系即可作出判斷．

請(qǐng)你作答以下問題：

（1）A球從斜面滑下的過程中， 能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．

（2）B球由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)是因?yàn)锽球在碰撞中獲得了 能．

（3）已知重力勢(shì)能的計(jì)算公式為Ep=mgh，動(dòng)能的計(jì)算公式為Ek=mv2．若軌道光滑，則碰撞前瞬間A球運(yùn)動(dòng)速度的表達(dá)式vA= ；若h2=h1，則說明B球被撞后開始運(yùn)動(dòng)的速度vB vA（選填“＞”、“=”或“＜”）．

（4）在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，測(cè)出的h2總小于h1，若導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因是軌道不光滑，那么，在阻力不可避免的情況下，你認(rèn)為小靜的設(shè)計(jì)是否還有價(jià)值？請(qǐng)說出你的理由 ．

 

Answer 1

（1）重力勢(shì)；（2）動(dòng)；（3）；=；（4）有價(jià)值．在阻力無法避免的情況下，用光滑程度不同的軌道多次實(shí)驗(yàn)，軌道越光滑，h2約接近h1，即可推理得出：當(dāng)無阻力時(shí)，h2=h1，即可判斷vB=vA．

【解析】

試題分析： （1）A球從斜面滑下的過程中，小球質(zhì)量不變，小球高度減小，速度變快，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；

（2）運(yùn)動(dòng)的物體具有動(dòng)能，B球由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)是因?yàn)锽球在碰撞中獲得了動(dòng)能；

（3）因軌道光滑時(shí)，A球下滑的過程中重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，所以，Ep=Ek，即mgh1=mvA2，

解得：vA=；若h2=h1，則最高點(diǎn)時(shí)A和B球的重力勢(shì)能相等，由上面的勻速可知，B球碰撞后的速度和A球碰撞前的速度相等，即vB=vA；

（4）有價(jià)值．在阻力無法避免的情況下，用光滑程度不同的軌道多次實(shí)驗(yàn)，軌道越光滑，h2約接近h1，在大量的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上通過推理得出：當(dāng)無阻力時(shí)，h2=h1，即可判斷vB=vA．

考點(diǎn)： 探究性實(shí)驗(yàn)