13. 某乒乓球爱好者,利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况。实验步骤如下:
①固定好手机,打开录音功能;
②从一定高度由静止释放乒乓球;
③手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音,其随时间(单位:s)的变化图像如图所示。
根据声音图像记录的碰撞次序及相应碰撞时刻,如下表所示。
碰撞次序 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
碰撞时刻(s) | 1.12 | 1.58 | 2.00 | 2.40 | 2.78 | 3.14 | 3.47 |
根据实验数据,回答下列问题:
(1)利用碰撞时间间隔,计算出第3次碰撞后乒乓球的弹起高度为___________m(保留2位有效数字,当地重力加速度)。
(2)设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬间速度大小的比值为k,则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的___________倍(用k表示),第3次碰撞过程中k=___________(保留2位有效数字)。
(3)由于存在空气阻力,第(1)问中计算的弹起高度___________(填“高于”或“低于”)实际弹起高度。
【答案】 ①. 0.20 ②. ③. 0.95 ④. 高于
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]第3次碰撞到第4次碰撞用时,根据竖直上抛和自由落体运动的对称性可知第3次碰撞后乒乓球弹起的高度为
(2)[2]碰撞后弹起瞬间速度为,碰撞前瞬间速度为
,根据题意可知
则每次碰撞损失的动能与碰撞前动能的比值为
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[3]第2次碰后从最高点落地瞬间的速度
第3次碰撞后瞬间速度为
则第3次碰撞过程中
(3)[4]由于存在空气阻力,乒乓球在上升过程中受到向下的阻力和重力,加速度变大,上升的高度变小,所以第(1)问中计算的弹起高度高于实际弹起的高度。
编辑:小徐