Question

【題目】某同學研究重物與地面撞擊的過程，利用傳感器記錄重物與地面的接觸時間。他讓質量為M=9kg的重物（包括傳感器）從高H=0.45m自由下落撞擊地面，重物反彈高度h=0.20m，重物與地面接觸時間t=0.1s。若重物與地面的形變很小，可忽略不計。求此過程中：

(1)重物剛要撞擊地面瞬間速度大小；

(2)重物受到地面的平均沖擊力；

(3)重物與地面撞擊過程中損失的機械能。

Answer 1

【答案】(1)3m/s；(2)540N；(3)22.5J

【解析】

(1)重物自由下落，設落地瞬間速度為大小v1，則根據自由落體運動公式有

代入數據可得

v1=3m/s

方向豎直向下。

(2)設反彈的速度大小為v2，則有

代入數據可得

v2=2m/s

速度方向豎直向上；規定向上為正方向，則由動量定理可得

代入數據有

解得

F=540N

(3)根據能量守恒可知，損失的機械能為

代入數據可得