我也不太清楚你的困惑在哪里,先梳理一下解题思路,你再追问,好吗?
研究系统:a、b、弹簧
第二问
物理过程如下
①a压缩弹簧,a、b的速度差使先弹簧压缩、【第一次共速】后再恢复到原长(是否有恢复过程、恢复多少,都取决于挡板位置)
②b、挡板正碰 (此过程中,动量不守恒, 机械能守恒,b动能不变,故我们可以知道全过程中,a、b、弹簧组成的系统机械能守恒,而初始的机械能就是a的初动能,是已知量。所以,要计算弹性势能,显然应该用初始机械能减去a、b的动能之和)
③a、b的速度差使弹簧压缩,当a、b速度差为零时,【第二次共速】,压缩停止,弹簧做功达到极值,这个瞬间的弹簧弹性势能即为所求。
然后我们从分析法逆推入手,要求得末态弹性势能,则要求末态a、b动能和。a、b此时共速,我们自然联想到,这,可以用动量守恒(b、挡板碰撞时研究系统动量不守恒,所以要用刚碰撞完时的状态列式子)导出。我们可以发现,②的碰撞时最关键的,所以我们把碰撞前a、b速度va、vb设出来。利用动量守恒消元。可以化简成一个Em的表达式,只与vb、v0(已知常量)有关。然后就是数学上配方、求二次函数最大、最小值的问题了。
你的第一个疑惑:你图片中加红线的“共速”,指的是第一次共速。之后的碰撞,指的是b和铁板之间的碰撞。
你的第二个疑惑:注意我们设出的vb是碰撞前的b的速度,不是末态速度。vb在取最大值时,弹簧的确是原长,没有势能,但vb对应的不是我们③中的末态,不是②中的碰撞。碰撞后,弹簧会发生压缩,最后弹簧不是原长,有势能。
希望对你有帮助。
你要问什么?