Question

【題目】如圖所示，用不可伸長的輕繩將物塊a懸掛于O點。現將輕繩拉至水平，將物塊a由靜止釋放。當物塊a運動至最低點時，恰好與靜止在水平面上的物塊b發生完全彈性碰撞。碰撞后物塊b在水平面上滑行一段距離后停下來。已知輕繩的長度為L，物塊a的質量為m，物塊b的質量為3m，a、b均可視為質點，重力加速度大小為g，不計空氣阻力的影響。

(1)求碰撞前瞬間，輕繩對物塊a的拉力大小；

(2)求碰撞后瞬間，物塊b的速度大小；

(3)有同學認為：兩物塊碰撞后，物塊b在水平面上滑行一段距離后停下來，是因為碰撞后沒有力來維持它的運動。你認為這種說法是否正確，并說明你的理由。

Answer 1

【答案】(1) (2) (3)見解析

【解析】

（1）物塊a由靜止開始運動到最低點過程

根據動能定理

物塊a運動到最低點時，根據牛頓第二定律

聯立解得，碰撞前瞬間輕繩對物塊a的拉力大小

（2）兩物塊發生彈性碰撞過程

根據動量守恒定律

根據能量守恒定律

解得碰撞后瞬間，物塊b的速度大小

（3）這種說法不正確。

物體的運動不需要力來維持。兩物塊碰撞后，物塊b在水平面上運動一段距離后，之所以能停下來，是因為受到地面對它的滑動摩擦力，使它的運動狀態發生改變。如果沒有滑動摩擦力，物塊將做勻速直線運動。