Question

20．质量为0.2kg的小球竖直向下以6m/s的速度落到水平地面，再以4m/s的速度反向弹回，
（1）求：小球与地面碰撞前后的动量变化的大小和方向；
（2）若小球与地面的作用时间为0.2s，则小球受到地面的平均作用力多大？（g取10m/s²）

Answer 1

分析 由动量的定义式P=mv求出碰撞前后物体的动量，然后求出动量的变化．
对碰撞过程由动量定理列式可求得平均作用力．

解答 解：以竖直向上为正方向，小球与地面碰撞前的动量：
p=mv=0.2kg×（-6m/s）=-1.2kg•m/s；
小球与地面碰撞后的动量：
p′=mv′=0.2kg×4m/s=0.8kg•m/s；
小球与地面碰撞前后的动量变化：
△p=p′-p=0.8-（-1.2）=2kg•m/s；
方向竖直向上；
（2）对碰撞过程由动量定理可得：
（F-mg）t=△p
解得：F=12N；方向竖直向上；
答：（1）小球与地面碰撞前后的动量变化为2kg•m/s；方向竖直向上；
（2）小球受到地面的平均作用力为12N；方向竖直向上．

点评 本题考查了求小球的动量与动量的变化以及动能定理的应用，应用动量的计算公式即可正确解题．