问题
问答题
从地面竖直上抛一物体,上抛初速度v0=20m/s,物体上升的最大高度H=16m,设物体在整个运动过程中所受的空气阻力大小不变,以地面为重力势能零点,g取10m/s2,问物体在整个运动过程中离地面多高处其动能与重力势能相等?(保留2位有效数字)
某同学的解答如下:
设物体上升至h高处动能与重力势能相等
mv2=mgh ①1 2
上升至h处由动能定理-mgh-Ffh=
mv2-1 2
mv02 ②1 2
上升至最高点H处由动能定理-mgh-Ffh=0-
mv02 ③1 2
联立以上三式,并代入数据解得h=8.9m处动能与重力势能相等.
经检查,计算无误.该同学所得结论是否有不完善之处?若有请予以补充.
答案
该同学所得结论有不完善之处,只计算了上升过程中动能与重力势能相等处,而未考虑下降过程中动能与重力势能相等处.
设从最高点下落至离地h′高处时动能与势能也相等,此时物体速度为v′.
下落过程据动能定理(mg-Ff)(H-h′)=
mv′2 ④1 2
且
mv′2=mgh′ ⑤1 2
由③④⑤式解得h′=
H4gH- v 20 6gH- v 20
代入数据解得h′=6.9m
答:物体在上升和下降过程中分别有重力势能与动能相等的位置.