内容正文:
7.竖直上抛运动
第一章 运动的描述
概念:
物体以某一初速度沿竖直方向向上抛出(不考虑空气阻力),物体只在重力作用下所做的运动,叫做竖直上抛运动。
v0
竖直上抛运动的运动分析
上升阶段
下降阶段
性质:
a=g匀变速直线运动
初速度为v0,a=-g的匀减速直线运动.
初速度为0,a=g的自由落体运动.
竖直上抛运动的分析方法
全程研究
设向上为正
设向下为正
设向上为正
t/2
注意各矢量(s,v,g)的方向
分段研究
上升
下降
对称性
时间对称
速度对称
v
v0
-v0
t
v0
v = 0
vt
vt
v0
[例1] 气球下挂一重物,以v0=10m/s匀速上升,当到达离地高h=175m处时,悬挂重物的绳子突然断裂,那么重物经多少时间落到地面?落地的速度多大?空气阻力不计,取g=10m/s2.
分析:这里的研究对象是重物,原来它随气球以速度v0匀速上升.绳子突然断裂后,重物不会立即下降,将保持原来的速度做竖直上抛运动,直至最高点后再自由下落.
方法1
解:分成上升阶段和下落阶段两过程考虑,绳子断裂后重物可继
续上升的时间和上升的高度分别为:
故重物离地面的最大高度为
H=h+h1=175m+5m=180m.
重物从最高处自由下落,落地时间和落地速度分别为
vt=gt2=10×6m/s=60m/s.
所以从绳子突然断裂到重物落地共需时间
t=t1+t2=1s+6s=7s.
方法2 从统一的匀减速运动考虑
解:从绳子断裂开始计时,经时间t最后物体落至抛出点下方,规定初速方向为正方向,则物体在时间t内的位移h= -175m.由位移公式
或 t2-2t-35=0,
取合理解,得 t=7s.
所以重物的落地速度为
vt=v0-gt=10m/s-10×7m/s= -60m/s.
其负号表示方向向下,与初速方向相反.
说明:从统一的匀减速运动考虑,比分段计算方便得多,只是在应用时,需注意位移、速度等物理量的方向,这个物体从绳子断裂到落地过程中的v-t图如图所示.(竖直向上为正方向)
[例2] 如图所示,A、B两棒长均为 L=1m,A的下端和 B的上端相距 s=20m.若 A、B同时运动,A做自由落体、 B做竖直上抛,初速度v0=40m/s,求:
(1) A、 B两棒何时相遇;