最后有共同速度,相当于完全非弹性碰撞,机械能损失最多.
三、弹簧类模型
1.对于弹簧类问题,在作用过程中,若系统合外力为零,则满足动量守恒.
2.整个过程中往往涉及多种形式的能的转化,如:弹性势能、动能、内能、重力势能的转化,应用能量守恒定律解决此类问题.
3.注意:弹簧压缩最短或弹簧拉伸最长时,弹簧连接的两物体速度相等,此时弹簧弹性势能最大.
例3 如图3所示,A、B、C三个小物块放置在光滑水平面上,A紧靠竖直墙壁,A、B之间用水平轻弹簧拴接且轻弹簧处于原长,它们的质量分别为mA=m,mB=2m,mC=m.现给C一水平向左的速度v0,C与B发生碰撞并粘合在一起.试求:
图3
(1)A离开墙壁前,弹簧的最大弹性势能;
(2)A离开墙壁后,C的最小速度的大小.
答案 (1)mv02 (2)
解析 (1)B、C碰撞前后动量守恒,以水平向左为正方向,则mv0=3mv,
弹簧压缩至最短时弹性势能最大,由机械能守恒定律可得:Epm=×3mv2
联立解得:Epm=mv02
(2)A离开墙壁前,在弹簧恢复原长的过程中,系统机械能守恒.设弹簧恢复原长时,B、C的速度为v′,
有Epm=mv′2,则v′=.
A离开墙壁后,在弹簧弹力的作用下速度逐渐增大,B、C的速度逐渐减小,当弹簧再次恢复原长时,A达到最大速度vA,B、C的速度减小到最小值vC.在此过程中,系统动量守恒、机械能守恒.
以水平向右为正方向,有3mv′=mvA+3mvC,Epm=mvA2+mvC2,
解得:vC=.
针对训练 如图4所示,A、B、C三个木块的质量均为m,置于光滑的水平面上,B、C之间有一轻质弹簧,弹簧的两端与木块接触而不固连.将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C相连,使弹簧不能伸展,以至于B、C与弹簧可视为一个整体.现A以初速度v0沿B、C的