Question

【题目】在物理学中，物体由于被举高而具有的能叫重力势能，其表达式为Ep= mgh；物体由于运动而具有的能叫动能，它的表达式为Ek=mv2，其中m为质量，h为物体距水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10 N/kg。如图所示是运动员投掷铅球的场景，运动员在距地面高h=1.5 m处，将质量为4 kg的铅球以6 m/s的速度沿斜上方抛出，空气阻力忽略不计。求：

(1)铅球刚被抛出时的动能Ek1和重力势能Ep1；

(2)铅球落地前瞬间的动能Ek2。

Answer 1

【答案】(1) 72J； 60J；(2) 132J

【解析】

(1) 物体被抛出时的动能

Ek1=mv2=×4kg×(6m/s)2=72J

被抛出时的动能72J。

由题意可得，物体被抛出时的重力势能

Ep1=mgh=4kg×10N/kg×1.5m=60J

被抛出时的重力势能为60J。

(2)由于不计空气阻力的影响，铅球从被抛出到落地前的瞬间机械能守恒。落地前瞬间铅球的重力势能为Ep2=0，所以重力势能的减少量为

Ep1- Ep2= 60 J

因此动能的增加量为

Ek2- Ek1=60 J

故

Ek2= Ek1 +60 J=72 J+60 J=132 J

铅球落地前瞬间的动能为132 J。

答：(1)物体被抛出时的动能为72J，重力势能为60J；

(2)物体落地前瞬间的动能EK2为132J。