一小球在某高处以v0=10m/s的初速度被水平抛出,落地时的速度vt=20m/s,不计空气阻力,求:
(1)小球被抛出处的高度H和落地时间t
(2)小球落地点与抛出点之间的距离s
(3)小球下落过程中,在何处重力势能与动能相等.
(1)把小球的末速度分解到水平和竖直两个方向,
水平方向的速度的大小始终为:v0=10m/s,
所以竖直方向上的速度为:vy=
=v 2t -v 20
=10202-102
m/s,3
根据vy=gt,可得运动的时间为:t=
=vy g
s=10 3 10
s,3
小球被抛出处的高度为:H=
gt2=1 2
×10×(1 2
)2=15m,3
(2)小球在水平方向的为x=v0t=10×
m=103
m,3
所以小球落地点与抛出点之间的距离为:s=
=H2+x2
≈23m,152+(10
)23
(3)设距离地面为h时,重力势能与动能相等,
则由动能定理可得,下降h时的动能的为Ek,
mg(H-h)=Ek-
mv02,1 2
所以此时的动能为Ek=mg(H-h)+
mv02,1 2
此时小球具有的势能为Ep=mgh,
由于此时的重力势能与动能相等,
所以mgh=mg(H-h)+
mv02,1 2
所以 h=10m,
答:(1)小球被抛出处的高度H为15m,落地时间t为
s,3
(2)小球落地点与抛出点之间的距离s为23m,
(3)小球下落过10m时重力势能与动能相等.