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題目:一個質(zhì)量為$m$的小球,從離地面高為$H$處以初速度$v_{0}$水平拋出,不計空氣阻力,求小球在空中運(yùn)動過程中:
(1)小球在空中的運(yùn)動時間;
(2)小球從拋出到落地的過程中,重力所做的功;
(3)小球從拋出到落地的過程中,重力勢能的變化量。
解題思路:
(1)小球在空中做平拋運(yùn)動,水平方向上做勻速直線運(yùn)動,豎直方向上做自由落體運(yùn)動,根據(jù)豎直方向上的運(yùn)動規(guī)律求得小球在空中運(yùn)動的時間。
(2)根據(jù)重力做功的公式求得小球從拋出到落地的過程中,重力所做的功。
(3)小球從拋出到落地的過程中,重力勢能的變化量等于重力做的功。
解題過程:
(1)小球在空中做平拋運(yùn)動,水平方向上做勻速直線運(yùn)動,豎直方向上做自由落體運(yùn)動,根據(jù)$H = \frac{1}{2}gt^{2}$得:$t = \sqrt{\frac{2H}{g}}$。
(2)小球從拋出到落地的過程中,重力所做的功為:$W = mgh = mgH$。
(3)小球從拋出到落地的過程中,重力勢能的變化量為:$\Delta E_{p} = mgh = mgH$。
答案:$(1)$小球在空中運(yùn)動的時間為$\sqrt{\frac{2H}{g}}$;$(2)$重力所做的功為$mgH$;$(3)$重力勢能的變化量為$mgH$。