Question

设计一个实验证明皮球落地时发生了形变，并回答下列问题：

①谈谈一只皮球从高处由静止落下又弹起时，整个过程中皮球机械能的转化过程．

②指出皮球在哪几个位置动能为零．

③即使不计空气阻力，皮球落地弹起后也不能再回到原来高度，这是为什么？

④怎样抛出皮球，才能使它弹跳到高于抛出时的位置，说明理由．

Answer 1

答案：
解析：

实验方法：在地面铺一张白纸，将皮球涂黑，当皮球从高处落到纸上时，纸上会出现一个黑色圆斑而不是一个圆点，证明皮球落地时发生了弹性形变． 　　①皮球下落时，重力势能转化为动能；接触地面发生形变时，动能转化为弹性势能；恢复原状时，弹性势能转化为动能；反弹上升时，动能又转化为重力势能． 　　②皮球在原抛出点时、与地面碰撞形变程度最大时(此时动能全部转化为弹性势能)、反弹到最高点时，皮球的动能为零． 　　③当皮球与地面碰撞时对地面做功，损失了一部分机械能(转化为其他形式的能)，因此皮球不能回升到原抛出点的高度． 　　④让皮球在抛出时具有一定的初速度．这样皮球既具有重力势能同时又有动能．这部分动能最终会转化为重力势能，使皮球达到原抛出点时会继续升高，从而高出原抛出点位置．

提示：

①将整个过程分为下降、皮球形变、恢复原状和上升四个阶段，分别说明机械能的转化． 　　②速度为零时动能为零．则皮球在抛出点时、皮球与地接触形变程度最大时以及反弹到最高点时动能均为0． 　　③考虑到皮球与地面碰撞时要损失一部分机械能(对地面做了功)，故不能反弹到原抛出点． 　　④如果让皮球在抛出时具有一定的速度，那么皮球在抛出时除了具有重力势能还具有一部分动能．这一部分动能最终会转化成重力势能，使皮球反弹到最高处时，重力势能大于原抛出点时具有的重力势能，皮球就会高于原抛出点．