题目内容
如图所示,在投球游戏中,小明坐在可沿竖直方向升降的椅子上,停在不同高度处将小球水平抛出落入固定的球框中.已知球框距地面的高度为h0,小球的质量为m,抛出点与球框的水平距离始终为L,忽略空气阻力.
(1)小球距地面高为H0处水平抛出落入球框,求此过程中小球重力势能的减少量;
(2)若小球从不同高度处水平抛出后都能落入球框中,试推导小球水平抛出的速度v与抛出点高度H之间满足的函数关系;
(3)为防止球入框时弹出,小明认为球落入球框时的动能越小越好.那么,它应该从多高处将球水平抛出,可以使小球入框时的动能最小?并求该动能的最小值.
(1)小球重力势能的减少量为
(2分)
(2)设小球做平抛运动的时间为t,则
(1分)
(1分)
解得
(H>h0) 或
(1分)
(3)由机械能守恒得
(2分)
当
时,
(1分)
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