Question

一道物理题答案有疑问求解释

如图所示，质量为m的小球悬挂在长为L的细线下端，将它拉至与竖直方向成θ=60°的位置后自由释放．当小球摆至最低点时，恰好与水平面上原来静止的、质量为2m的木块相碰，碰后小球速度反向且动能是碰前动能的16/25。已知木块与地面的动摩擦因素μ=9/40。重力加速度取g．求：
（1）小球与木块碰前瞬间所受拉力大小
（2）木块在水平地面上滑行的距离

设小球与木块碰撞后，小球的速度为v1，木块的速度为v2，设水平向右为正方向，依动量守恒定律有：……④
依题意知：……⑤
设木块在水平地面上滑行的距离为s，依动能定理有：
……⑥
联立并代入数据，解得s=1.8L……⑦
疑问：根据答案，碰后系统总能量为2μmgs+1/2mv/^2=0.81mgL,而碰前系统总能量只有小球势能的0.5mgL,能量增加了，求解。





Answer 1

你的计算没错，这个题出得有问题。
小球碰后动能不可能达到碰前的16/25，这个设置是不对的。

Answer 2

由⑤
v1=4/5 * v
由④ v2=9/10 v
mv1方/2+2mv2方/2=16/25*1/2mv方+1/2*(2m)*v方*81/100=(16/25+81/50)*mv方/2＞mv方/2
这是容易使学生产生疑问的，除非是爆炸类。
由碰撞前后系统动能进行检验，如果数据没有计算错，那问题就在命题者对题目数据的设计欠周到。

这位同学对学习有正确的的态度还是很值得肯定的。祝你学习进步!

Answer 3

答案是对的，你对答案的理解不对。
2μmgs+1/2mv/^2=0.81mgL这个式子不是碰后系统总能量，而是碰后木块在滑动过程中的能量变化表达式。
由你给的前两个式子就能得出V物=0.9Vo，所以1/2*2m*V物²=0.81mVo²=o.81mgl

这个题很常见，16/25也是常设数据，怎么会错？况且这一题又没设计弹性碰撞问题，楼上的倒是说说看16/25这个数据错在哪？为什么？

追问

对于2μmgs+1/2mv/^2=0.81mgL，2μmgs是木块碰后动能转化成的摩擦热，1/2mv/^2是小球碰后动能，加起来就是碰后瞬间总动能，所以能量增加了。其实根据动碰静公式v1'=(m1-m2)v1/(m1+m2)
，即使能量守恒，碰后速度也只有碰前的1/3，动能就是1/9，不会达到16/25

追答

但是这一题并不涉及总系统能量问题，你那个什么动碰静公式是要有条件的，在完全弹性碰撞的条件下啊，即使不对也是碰撞过后总能量大于碰撞前这一点上出了纰漏，可并不影响你这一题的解答啊