小明撑一雨伞站在水平地面上,伞面边缘点所围圆形的半径为R,现将雨伞绕竖直伞杆以角速度ω匀速旋转,伞边缘上的水滴落到地面,落点形成一半径为r的圆形,当地重力加速度的大小为g,根据以上数据可推知伞边缘距地面的高度应为______.

问题描述:

小明撑一雨伞站在水平地面上,伞面边缘点所围圆形的半径为R,现将雨伞绕竖直伞杆以角速度ω匀速旋转,伞边缘上的水滴落到地面,落点形成一半径为r的圆形,当地重力加速度的大小为g,根据以上数据可推知伞边缘距地面的高度应为______.

水滴离开伞边缘时的速度v=Rω,此后水滴由于只受重力的作用而做平抛运动;俯视图如图所示:
由图可知,水滴平抛的水平距离s=

r2R2

小球平抛运动的时间t=
s
v
=
r2R2
  

则由平抛运动的竖直方向的*落体可知,h=
1
2
gt2=
g(r2R2)
2R2ω2

故答案为:
g(r2R2)
2R2ω2

答案解析:水滴离开伞后做平抛运动,由平抛运动的规律可得出伞边缘离地面的高度.
考试点:平抛运动;线速度、角速度和周期、转速.
知识点:本题结合生活实际考查平抛运动的知识,通过画图找出水滴的水平位移为解题的关键;由水平位移可求得时间,由时间即可求得高度.