题目内容

1.浙江卫视六频道《我老爸最棒》栏目中有一项人体飞镖项目,可将该运动简化为以下模型(如图所示):手握飞镖的小孩用不可伸长的细绳系于天花板下,在A处被其父亲沿垂直细绳方向推出,摆至最低处B时松手,飞镖依靠惯性飞出命中竖直放置的圆形靶的靶心O,圆形靶的最高点C与B在同一高度,A、B、C三处在同一竖直平面内,且BC与圆形靶平面垂直.已知小孩质量为m,绳长为L,BC距离为s,靶的半径为R,AB高度差为h.不计空气阻力,小孩和飞镖均可视为原点.
(1)求孩子在A处被推出时的初速度大小;
(2)如果飞镖脱手时沿BC方向速度不变,但由于小孩的作用使其获得了一个垂直于  BC的水平速度v1,要让飞镖能够击中圆形靶,求v1的取值范围.

分析 (1)根据平抛运动的规律求出飞镖平抛运动的初速度,再对A到B的过程运用机械能守恒定律求出小孩被推出时的初速度.
(2)BC方向的速度不变,则从B到靶的时间t不变,抓住在垂直于BC方向上的位移小于R求出v1的取值范围

解答 解:(1)设飞镖从B平抛运动到O 的时间为t,从B点抛出的初速度为v,则有
d=vt
R=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$
$\frac{1}{2}{mv}_{0}^{2}+mgh=\frac{1}{2}m{v}^{2}$
得:${v}_{0}=\sqrt{\frac{{d}^{2}g}{2R}-2gh}$.
(2)因BC方向的速度不变,则从B到靶的时间t不变,竖直方向的位移也仍为R,则靶上的击中点一定是与靶心O在同一高度上,则垂直于BC的水平位移一定小于等于R,因此有
v1t<R
$R=\frac{1}{2}g{t}^{2}$
结合两式可得
${v}_{1}<\sqrt{\frac{gR}{2}}$.
答:(1)孩子在A处被推出时的初速度大小$\sqrt{\frac{{d}^{2}g}{2R}-2gh}$.
(2)v1的取值范围为${v}_{1}<\sqrt{\frac{gR}{2}}$.

点评 解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,结合运动学公式灵活求解

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