高二物理动量小问题 急急急在线等!

量为M的平板小车静止在光滑的水平地面上,小车左端放一质量为m的木块,车的右端固定一个轻质弹簧,现给木块一个水平向右的瞬时冲量I,使木块m沿车上表面向右滑行,在木块与弹簧相碰后又沿原路返回,并且恰好能到达小车的左端而相对小车静止。那么这个说法:木块m的运动速度最小时,系统的弹性势能最大【这个说法我知道错了,但不知道为什么,答案解析说“当m与M共速时弹性势能最大”,为什么?这句话怎么理解】求高手尽量详细说明,急急急,谢谢了!!!

弹性势能最大的时候当然是弹簧压缩最短的时候,此时当然m和M的速度相同。如果此时两者速度不同,那么弹簧必定处于继续压缩或者伸长的阶段,都不是弹性势能最大的时刻。
既然问题说的是m速度最小的时候系统弹性势能最大,那么你仅仅需要确定:m速度最小的时候,弹簧是不是压缩的最大,也就是m和M是不是速度相同(最后相对静止状态除外)
显然m速度最小的时候,并不是弹簧压缩最长的时刻!
解析:题目已经明确说明恰好能达到小车左端相对小车静止(这已经把许多可能的情况都已经排除了)。因此,我们分析小车和木块的运动情况。
最开始木块以初速度v开始运动,于是开始有摩擦力,小车向右加速度运动,木块向右减速运动,一直到木块碰到弹簧之前,一碰到弹簧,于是因为弹簧对小车的推力是向右的,所以小车的加速度比之前更加大了,同理,木块减速运动的加速度也更加大了(不要担心木块在碰到弹簧之前就已经和小车保持相对静止了,因为题目已经把末状态都说清楚了!所以安心分析就可以)。此压缩过程一直持续到两者的速度相等,此时弹簧压缩量最大,弹性势能最大,但是此时木块的向右的速度是否就是最小的呢?不是的。
分析如下:假定此时弹簧弹力为F,根据题意,之后弹簧必然会伸长,于是此时对于木块来讲,弹簧给他的弹力绝对是大于小车对她的摩擦力f的,F向左,f向右,所以木块此时受到的合力向左,但是此时根据动量守恒容易知道木块的速度是向右的,所以木块在这之后会继续减速!至此,我们就可以知道 :木块m的运动速度最小时,系统的弹性势能最大 这个说法是不对的了。
此后,木块减速,小车继续加速,一直持续到弹簧弹力F等于摩擦力的时候,小车才会停止加速,木块才会停止减速(此时刻才是木块速度最小的时候,因为过了这个时刻,木块又将会加速运动了,速度会逐渐增大,而此时明显弹簧已经释放了部分弹性势能了,所以此时弹簧的弹性势能并不是最大的),之后摩擦力大于弹簧弹力,所以这之后小车会减速,木块会加速,一直持续到木块的速度赶上小车的速度,而此时木块正好相对于小车运动到小车最左端。
温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2012-05-20
弹性势能最大时就是弹簧压缩最厉害时,此时M与m速度相等。下一刻,由于弹力作用,M速度继续增大,m速度继续减小