题目内容

10.某人在离地面h=20m高处以水平速度v0=5m/s抛出一个质量m=1kg的小球,不计空气阻力,g 取10m/s2.求:
(1)小球在空中飞行的时间?
(2)小球落地点离抛出点的水平位移?
(3)小球落地时的速度?

分析 (1)小球做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,根据高度求出飞行的时间;
(2)小球水平方向做匀速直线运动,通过平抛运动的初速度和时间求出水平位移;
(3)根据时间求得落地时竖直分速度,再与水平速度合成求小球落地时的速度.

解答 解:(1)小球做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,由h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$有:
  t=$\sqrt{\frac{2h}{g}}$=$\sqrt{\frac{2×20}{10}}$s=2s
(2)小球水平方向做匀速直线运动,则小球落地时的水平位移为:x=v0t=5×2m=10m
(3)小球落地时的速度大小为 v=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{y}^{2}}$=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+(gt)^{2}}$=$\sqrt{{5}^{2}+(10×2)^{2}}$=5$\sqrt{17}$m/s
设小球落地时速度与水平方向的夹角为α,则 tanα=$\frac{gt}{{v}_{0}}$=$\frac{10×2}{5}$=4,α=arctan4
答:
(1)小球在空中飞行的时间是2s.
(2)小球落地点离抛出点的水平位移是10m.
(3)小球落地时的速度大小为5$\sqrt{17}$m/s,方向与水平方向的夹角为arctan4.

点评 解答本题关键掌握平抛运动的分解方法和相应的规律:竖直方向做自由落体运动,水平方向做匀速直线运动.运用运动学规律和平行四边形定则解答.

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