《新课程周刊·高一物理》佳题有约样稿:
模型PK:自由落体VS竖直上抛
竖直抛体运动实际上是匀变速直线运动的特殊情况,处理的方法是把抛体运动看作匀加速直线运动或者是匀减速直线运动.但是,有些类型的题目并不明显的告诉我们是竖直抛体运动,这就需要我们来建立抛体运动模型.请看下面两位同学的辩论.
题目 如图所示,在一次军事演习中,一架直升机沿竖直方向以v=10m/s的速度匀速上升,当到达离地面高h=175m处时,从直升机的悬绳上掉下一重物(忽略重物受到的阻力,绳长可忽略),那么重物经多长时间落到地面?落地时的速度多大?(g=10m/s2)
甲同学的观点:由于重物的下落忽略了空气的阻力,所以重物做自由落体运动,重物从开始下落到地面上的时间t,落地速度vt分别为
乙同学的观点:重物掉下后,重物不会立即下降.重物将保持原来的速度(由于惯性)做竖直上抛运动,直至最高点后再自由下落.(分别建立竖直上抛运动模型和自由落体运动模型)
分成上升阶段和下落阶段两个过程来考虑,重物掉下后可继续上升的时间t1和上升的高度h1分别为
上升阶段(竖直上抛模型)
故重物离地面的最大高度为
重物从最高处自由下落(自由落体模型),落地时间和落地速度分别为
所以重物开始下落到地面共需时间
从这个题目中给我们的启发 :物体脱离其他物体时有相同的速度,考虑问题时要全面.对于抛体运动模型的处理,特别是竖直上抛运动可以采用分段法:上升阶段是匀减速直线运动,下落阶段是自由落体运动.
当然在具体的题目中应用时,应当首先建立竖直抛体的模型.然后熟练应用匀变速直线运动的规律. |