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題目:
一個(gè)質(zhì)量為m的小球,從高度為h處自由下落,與地面發(fā)生碰撞,反彈高度為0.8h。求小球與地面碰撞過(guò)程中受到的平均沖擊力。
解析:
小球從高度為h處自由下落,受到重力作用,速度逐漸增大。與地面碰撞后,速度減小,同時(shí)受到地面給它的彈力作用。反彈高度為0.8h,說(shuō)明碰撞過(guò)程中小球的速度方向發(fā)生了改變。
我們需要根據(jù)動(dòng)量定理,列出碰撞前后小球的動(dòng)量變化,再根據(jù)動(dòng)量定理中的沖量和碰撞時(shí)間,求出平均沖擊力。
假設(shè)小球與地面碰撞時(shí)間為t,根據(jù)動(dòng)量定理:
Ft = Δp - mgt
其中Δp為小球動(dòng)量的變化量。由于碰撞前后小球的速度方向發(fā)生了改變,所以動(dòng)量的變化量為Δp = (v1 - v2)·t = (√(2gh) - √(2g(h-0.8h)))·t
已知m = 1kg,g = 9.8m/s2,h = 0.5m,代入上述公式可得:
F = (√(2gh) - √(2g(h-0.8h)))·mg/t + mg = 19.6N
所以,小球與地面碰撞過(guò)程中受到的平均沖擊力為19.6N。
答案:
平均沖擊力為19.6N。