以30m/s的初速竖直向上抛出一个质量为100g的物体,2s后到达最大高度,空气的阻力大小始终不变,g取10m/s2,求:
(1)物体上升的最大高度是多少?
(2)运动中空气对物体的阻力大小是多少?
(3)物体落回原地时的速度有多大?
解题思路:根据平均速度的推论求出物体上升的最大高度.
根据速度时间公式求出向上做匀减速运动的加速度,根据牛顿第二定律求出阻力的大小.
根据牛顿第二定律求出下落的加速度,结合速度位移公式求出落地的速度.
(1)根据平均速度的推论知,物体上升的最大高度为:h=
v0
2t=
30
2×2m=30m.
(2)向上做匀减速直线运动的加速度大小为:a1=
v0
t=
30
2m/s2=15m/s2.
根据牛顿第二定律得:mg+f=ma1,
则阻力的大小为:f=ma1-mg=0.1×15-0.1×10N=0.5N.
(3)物体下落的加速度为:a2=
mg−f
m=
1−0.5
0.1=5m/s2,
则落地的速度为:v=
2a2h=
2×5×30=10
3m/s.
答:(1)物体上升的最大高度是30m.
(2)运动中空气对物体的阻力大小是0.5N.
(3)物体落回原地时的速度为10
3m/s.
点评:
本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与位移的关系.
考点点评: 本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合运用,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁,难度不大.
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