16.如图a,质量为m的篮球从离地H高度处由静止下落,与地面发生一次非弹性碰撞后反弹至离地h的最高处。设篮球在运动运动过程中所受空气阻力的大小是篮球所受重力的λ倍(λ为常数且0<λ<H-h/H+h)且篮球每次与地面碰撞的碰合速率与碰前速率之比相同,重力加速度大小为g
(1)求篮球与地面碰撞的碰后速率与碰前速率之比,
(2)若篮球反弹至最高处h时,运动员对篮球施加一个向下的压力F,使得篮球与地面碰撞一次后恰好反弹至h的高度处,力F随高度y的变化如图b所示,其中h0已知,求F0的大小
(3)篮球从H高度处由静止下落后,每次反弹至最高点时,运动员拍击一次篮球(拍击时间极短),瞬间给其一个竖直向下大小相等的冲量I,经过N次拍击后,篮球恰好反弹至H高度处,求冲量I的大小。
多说几句,对于这种有多个过程的题目,就是要注意两点,一是一个过程,一个过程的做,第二次注意是否有对称性。我们具体根据题目进行演示,质量为m的篮球从离地H高度处由静止下落,(这是不是就是一个过程呢?自由落体或者类似的落体运动,很容易就可以写出一个式子,v前2=2aH),与地面发生一次非弹性碰撞后反弹至离地h的最高处。(这是不是又是一个过程呢?很容易写出另一个式子v后2=2a'h),结合题目,我们知道,不管上升还是下落,其实做的不是加速度为g的匀变速直线运动,而应该是,下落mg-λmg=ma,上升mg+λmg=ma'。到此第一问,就很容易的做了出来,可以说,不需要动什么脑筋
运动学的题目一般都有三个思路,运动学公式,能量角度,动量方面。而第二问给的力,是一个变力,并且与时间的结合貌似看不出来,所以一般会选能量角度。而我们一再强调看图像,除了基本的最主要看斜率和面积,显然,这个图像的面积代表的是功。说白了就是f这个变力做的功,我们可以求出来,因为这是一个规则图像。所以对于下落过程来说,我们有重力功加阻力功再加f这个变力功等于动能的变化。而对于上升过程来说,我们有重力功加阻力功等于动能的变化。因为出发和停止的速度大小相同,所以这两个动能的变化应该是相同的。具体计算过程不再赘述。
而第三问出现了N这个字母,一般来说都要找规律出现数列求极值。一般来说,这个数列是等比数列求和。因此,这类题目就是要一次一次的去做,然后找出他们之间的规律,从而进行求解。做这类题目就是不能急躁,一定要一个式子,一个式子的去写,然后找规律。做一个演示。题目中强调,拍一次篮球的时候,时间极短,说白了就是给他一个瞬时速度,使它下落的初速度不是零。所以,由动量定理,我们可以知道这个初速度v'=i/m。
说实话,这个排列求和还是有一定技巧的,甚至我们可以说它是在考数学,就是放在数学里面也不是很容易的题。这方面的功力只能是在平常训练才能得到,对于那些立志考985以上学生,这类题目必须要攻克。这没有什么更好的方法,顶多可以用图像进行辅助,但有些时候确实就是在考数学的技巧。其实,第三问思路和第一问异曲同工。只不过数学运算的难度确实比较大。
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