学生姓名:郎春鹏
  年级:高三
  科目:物理
  用户名:Ny8-29-865
  问题描述:力学综合

学生提问:

 对于两物体碰撞前后速度在同一条直线上,无机械能损失,可以简化为如下模型,A、B两物体位于光滑的水平面上,仅限于沿同一条直线上运动,当他们之间的距离大于或等于一定值d时,相互作用力为零,当他们的之间的距离小于d时,存在大小恒为F的力。设A的质量为1kg,开始时静止在直线上某点。B物体的质量为3kg,以速度V0从原处沿该直线象A运动,若 d为0.1米,F=0.6N,V0为0.2m/s。求:
从开始相互作用到A,B间距离最小,系统的动能减少量;
A,B间最小距离。


思路分析:
该题为2004年北京市高考理综试题的第24题。原题如下:对于两物体碰撞前后速度在同一直线上,且无机械能损失的碰撞过程,可以简化为如下模型:A、B两物体位于光滑水平面上,仅限于沿同一直线运动。当它们之间的距离大于等于某一定值d时,相互作用力为零;当它们之间的距离小于d时,存在大小恒为F的斥力。设A物体质量m1=1.0kg,开始时静止在直线上某点;B物体质量m2=3.0kg,以速度v0从远处沿该直线向A运动,如图所示。若d=0.10m,F=0.60N,v0=0.20m/s,求:
(1)相互作用过程中A、B加速度的大小;
(2)从开始相互作用到A、B间的距离最小时,系统(物体组)动能的减少量;
(3)A、B间的最小距离。

答:
(1)根据牛顿第二定律有
(2)两者速度相同时距离最近,设此时的速度为
由动量守恒有
可得:
所以损失的能量为
(3)设从开始相互作用到A、B距离最近物体B通过的距离为,物体A通过的距离为,A、B距离最近为,则有:<1>
利用动能定理分别对A、B列方程有:<2>
<3>
由以上<1><2><3>式,可得:

  答疑老师  贺永帅