题目内容
4.某物理兴趣小组在学校游泳池做了一个实验:将一个质量为l0g小木球离水面5m由静止释放(不计空气阻力),经一段时间后落入池水深度2m的池底,速度刚好为零.假定木球一接触水面就开始做匀减速运动,重力加速度g=10m/s2.求:(1)木球在水中受到的阻力大小;
(2)整个过程的运动时间.
分析 (1)小球在入水之前做自由落体运动,入水后做匀减速运动,根据速度位移公式列式,再结合牛顿第二定律求解;
(2)根据位移时间关系求解加速和减速时间,再求总时间.
解答 解:(1)小球m=10×10-3kg=0.02kg,下落到水面时速度最大且为v,由速度与位移公式,自由落体运动过程:v2=2gh1
在水中运动过程:v2=2ah2
根据牛顿第二定律有:f-mg=ma
联立解得:$f=\frac{{h}_{1}+{h}_{2}}{{h}_{2}}mg=\frac{5+2}{2}×0.1N=0.35N$,
a=25m/s2
(2)根据位移时间关系x=$\frac{1}{2}$at2有:
${t}_{1}=\sqrt{\frac{2{h}_{1}}{g}}=\sqrt{\frac{2×5}{10}}s=1s$
${t}_{2}=\sqrt{\frac{2{h}_{2}}{a}}=\sqrt{\frac{2×2}{25}}s=0.4s$
故总时间:t=t1+t2=1.4s
答:(1)木球在水中受到的阻力大小为0.35N;
(2)整个过程的运动时间为1.4s.
点评 本题主要考查了牛顿第二定律、运动学公式的应用,求解运动问题和受力问题的桥梁是加速度,此类问题将牛顿第二定律和运动学公式结合起来求解即可.
练习册系列答案
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A. | 0.04J | B. | 0.4J | C. | 4J | D. | 40J |