如图,我们来研究第n次碰撞和第n次与第n+1次之间的过程有:根据动量定理(n+3)·m·Vn1 =(n+4)·m·Vn2根据动能定理有FL = 0.5(n+4)·m·[(V(n+1)1)^2 - (Vn2)^2]上面的两个式子中,速度项下标为两部分,最后的数字为1标示为碰撞前的速度,2为碰撞后速度,前面的部分标示第几次碰撞.将两个式子化简消去Vn2可得到2(n+4)FL/m = (n+4)^2·(V(n+1)1)^2 - (n+3)^2· (Vn1)^2令P(n) =(n+3)^2· (Vn1)^2 , 常数 a = 2FL/m得到 P(n+1)- P(n) = (n+4)a因此有 P(n+1)- P(1) = [P(n+1)- P(n)]+[P(n)- P(n-1)]+[P(n-1)- P(n-2)]+……+[P(2)- P(1)] = P(n+1)- P(1) = [(n+4)+(n+3)+(n+2)+……+6+5]a即 P(n+1)- P(1) = [1+2+3+4+5+……+(n+4)]a - 10a = (n^2+9n)a/2 根据动能定理 0.5*4m*(V11)^2 = FL 得到 (V11)^2 = FL/2m = a/4那么P(1) = 16(V11)^2 = 4a 得到P(n+1) = (n^2+9n)a/2 +4a = (n^2 +9n+8)a/2即 (n+4)^2·(V(n+1)1)^2 = (n^2 +9n+8)a/2可得到(Vn1)^2 = [(n^2+7n)/(n+3)^2]·a/2现在我们要求的就是(n^2 + 7n)/(n + 3)^2 的最大值 (n^2 + 7n)/(n + 3)^2 = [(n + 3)^2 + n -9]/(n+3)^2 = (n-9)/(n+3)^2 + 1 = [(n + 3) - 12]/(n+3)^2 +1 = -12/(n+3)^2 + 1/(n+3) +1令1/(n+3)=t则由原式子 = -12t^2 + t + 1 = -12[t^2 - t/12 + (1/24)^2 - (1/24)^2] + 1= -12(t - 1/24)^2 + 1 + 1/48 = -12(t - 1/12)^2 + 49/48显然 当 t = 1/24 即 n = 21 时,取最大值,也就是说在第二十一次碰撞前的瞬间,大小木块整体有最大速度 ,其速度大小为 (V211)^ = 9FL/8m