∣ 斜面交点处问题 Nightguard Series. ∣
如图,光滑平面上固定了一个高为 H H H 的光滑斜面,斜面倾角为 θ \theta θ,末端与平面交点为 B B B。斜面最高点 A A A 处有一质量为 m m m 的小物块,物块由静止状态开始从 A A A 沿斜面滑下,经过 B B B 点后 立刻贴紧平面继续运动 ,小物块可视为质点,试分析小物块的运动过程。
可是,这不就是机械能守恒吗?
请注意:斜面与平面交界处无光滑曲面连接,且发生非弹性碰撞,这意味着需要考虑小物块的机械能、动量损失。
那要如何操作呢?
注意小物块与斜面碰撞的瞬间之前,小物块速度方向沿斜面向下,碰撞瞬间小物块速度方向变为水平向右,因为小物块不可能运动到平面之下(废话),所以可以发现小物块在碰撞瞬间损失了竖直向下的动量。
法1: 由 A A A 到 B B B 过程中机械能守恒, m g H = 1 2 m v B 2 mgH=\frac{1}{2}mv_B^2 mgH=21mvB2;碰后速度 v ′ = v B cos θ v'=v_B \cos \theta v′=vBcosθ,因此
E 损 = 1 2 m v B 2 − 1 2 m v ′ 2 = 1 2 m v B 2 sin 2 θ = sin 2 θ m g H . E_{\text{损}}=\frac{1}{2}mv_B^2-\frac{1}{2}mv'^2=\frac{1}{2}m v_B^2\sin^2\theta=\sin^2\theta mgH. E损=21mvB2−21mv′2=21mvB2