大高度h=0.2 m。已知A、B间的动摩擦因数μ=0.1,物块与小球均可视为质点,不计空气阻力,取g=10 m/s2。求:
图1
(1)小球C与物块A碰撞过程中所受的撞击力大小;
(2)为使物块A不滑离木板B,木板B至少多长?
解析 (1)小球C下摆过程,由动能定理mCgL=mCv,
小球C反弹过程,由动能定理-mCgh=0-mCvC′2
碰撞过程设向右为正方向,根据动量定理FΔt=-mCvC′-mCvC
联立以上各式解得F=-1.2×103 N。
(2)小球C与物块A碰撞过程,由动量守恒定律mCvC=mC(-vC′)+mAvA
当物块A恰好滑至木板B右端并与其共速时,所求木板B的长度最小。在此过程中动量和能量都守恒,则mAvA=(mA+mB)v,
μmAg·x=mAv-(mA+mB)v2,解得x=0.5 m。
答案 (1)1.2×103 N (2)0.5 m
二、解答动力学问题的三大规律
1.三大规律
(1)力的观点:牛顿运动定律结合运动学公式。
(2)能量观点:动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律。
(3)动量观点:动量定理和动量守恒定律。
2.三大规律的选择
(1)若考查有关物理量的瞬时对应关系,则用力的观点。
(2)若考查一个过程,三种方法都有可能,但方法不同,处理问题的难易、繁简程度可能有很大的差别。
(3)若研究对象为一个系统,应优先考虑两大守恒定律。