Question

1．如圖所示，一質(zhì)量為m=2kg的小球（可看成質(zhì)點(diǎn)）下端有一彈射裝置，可將小球瞬間以v₀=10m/s的速度彈出，小球在水中上升h=0.5m后離開水面，然后又繼續(xù)上升H=2m達(dá)到最高點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，g取10m/s²，求：
（1）小球剛離開水面時(shí)的速度大��；
（2）小球在水中所受水的平均作用力．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)小球離開水面豎直上拋運(yùn)動(dòng)H的加速度為g求得在水面時(shí)的速度；
（2）對小球在水中運(yùn)動(dòng)h的過程應(yīng)用動(dòng)能定理即可．

解答 解：（1）小球離開水面后做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，故小球剛離開水面時(shí)的速度大小$v=\sqrt{2gH}=2\sqrt{10}m/s$；
（2）小球在水中受水的作用力F和重力作用，故由動(dòng)能定理可得：$-Fh-mgh=\frac{1}{2}m{v}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{0}}^{2}$，所以，$F=\frac{{{v}_{0}}^{2}-{v}^{2}}{2h}-mg=40N$；
答：（1）小球剛離開水面時(shí)的速度大小為$2\sqrt{20}m/s$；
（2）小球在水中所受水的平均作用力為40N．

點(diǎn)評 經(jīng)典力學(xué)問題一般先對物體進(jìn)行受力分析，求得合外力及運(yùn)動(dòng)過程做功情況，然后根據(jù)牛頓定律、動(dòng)能定理及幾何關(guān)系求解．