以10m/s的初速度竖直上抛一个质量为0.5kg的物体,上升的最大高度为4m,设空气阻力大小恒定,取g=10m/s2,求:小球从抛出到落回原地所需时间是多少?

问题描述:

以10m/s的初速度竖直上抛一个质量为0.5kg的物体,上升的最大高度为4m,设空气阻力大小恒定,取g=10m/s2,求:小球从抛出到落回原地所需时间是多少?

根据匀变速直线运动的速度位移公式得,
上升的加速度为:a=

v02
2x
100
8
=12.5m/s2
上升的时间为:t1
v0
a
10
12.5
=0.8s

根据牛顿第二定律得:mg+f=ma,
解得:f=ma-mg=0.5×(12.5-10)=1.25N,
物体下落的加速度为:a′=
mg−f
m
=g−
f
m
=10−
1.25
0.5
=7.5m/s2

根据x=
1
2
a′t22
得:t2
2x
a′
2×4
7.5
s≈1.03s

则:t=t1+t2=0.8+1.03=1.83s.
答:小球从抛出到落回原地所需时间是1.83s.
答案解析:根据速度位移公式求出上升的加速度,结合速度时间公式求出上升的时间.结合加速度,通过牛顿第二定律求出阻力的大小,从而通过牛顿第二定律求出下降时的加速度,结合位移时间公式求出下降的时间,从而得出小球从抛出到落回原地所需时间.
考试点:匀变速直线运动的位移与时间的关系.
知识点:本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.