Question

10．如图所示，在水面上方离水面高H的地方有一质量为m的铁球，现铁球（视为质点）由静止开始下落，在铁球进入水中之前不计阻力，进入水中因受阻力作用做匀减速运动，进入水后，在水中距离水面2H处速度减为零．求：
（1）铁球到达水面时的速度；
（2）铁球在水中受到的阻力．

Answer 1

分析 （1）根据自由落体运动的位移时间公式求出铁箱落到水面的时间，结合速度时间公式求出到达水面的速度．
（2）根据速度位移公式求出匀减速运动的加速度大小，结合牛顿第二定律求出阻力的大小．

解答 解：（1）设小球到达水面时的速度v，根据自由落体运动规律有：
$H=\frac{1}{2}g{t}^{2}$
v=gt
得：$v=\sqrt{2gH}$
（2）设小球在水中受到的阻力f，根据牛顿第二定律有：
f-mg=ma
由运动学公式有：v²=2a×2H
得：$f=\frac{1}{2}mg$
答：（1）小球到达水面时的速度为$\sqrt{2gH}$；
（2）小球在水中受到的阻力为$\frac{1}{2}mg$

点评 本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁．