解题思路:小球到达最低点时与Q的碰撞时间极短,且无能量损失,满足动量守恒的条件且能量守恒.小物块Q在平板车P上滑动的过程中,二者相互作用,动量守恒,部分动能转化为内能.小物块Q离开平板车做平抛运动,求出小物块从开始运动到落地的水平距离,即为小物块Q落地时距小球的水平距离.
(1)、小球由静止摆到最低点的过程中,机械能守恒,则有:
mgR(1−cos60°)=
1
2m
v20
∴解得小物块到达最低点与Q碰撞之前瞬间的速度是:
v0=
gR
(2)、小球与物块Q相撞时,没有能量损失,满足动量守恒,机械能守恒,则知:
mv0=mv1+mvQ
[1/2m
v20=
1
2m
v21+
1
2m
v2Q]
由以上两式可知二者交换速度:v1=0,vQ=v0=
gR,
小物块Q在平板车上滑行的过程中,满足动量守恒,则有:
mvQ=Mv+m•2v
又知M:m=4:1
v=
1
6vQ =
gR
6
则小物块Q离开平板车时平板车的速度为2v=
gR
3.
(3)、小物块Q在平板车P上滑动的过程中,部分动能转化为内能,由能的转化和守恒定律,知:mgμL=
1
2m
v2Q−
1
2Mv2 −
1
2m×(2v) 2
解得平板车P的长度为:
点评:
本题考点: 机械能守恒定律;平抛运动;用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题;功能关系.
考点点评: 逐一分析物体间的相互作用过程,分析得到物体间相互作用时满足的规律:动量守恒、能量守恒等,进而求出要求的物理量.