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題目:
【例題】(2015朝陽一模高三物理)
一質量為m的物體,在距地面h高處以初速度v0豎直上拋,空氣阻力恒為f,求物體落回地面時的動能。
【分析】
物體在運動過程中受到重力和空氣阻力的作用,這兩個力都是隨機的力,因此物體的運動過程比較復雜。但是我們可以根據動能定理來求解這個問題。
【解答】
物體在上升過程中受到重力和空氣阻力的作用,根據動能定理,有:
$mgh - fh = \frac{1}{2}mv^{2} - \frac{1}{2}mv_{0}^{2}$
其中,$v$為物體落地時的速度,$v_{0}$為物體上升時的初速度。
物體在下降過程中受到重力和空氣阻力的作用,根據動能定理,有:
$fh = \frac{1}{2}mv^{2}$
所以物體的動能可以表示為:
$E_{k} = \frac{1}{2}mv^{2} = \frac{1}{2}m(v_{0}^{2} - 2gh) + \frac{1}{2}mv_{0}^{2}$
其中第一項表示物體上升和下降過程中克服空氣阻力所做的功。
所以,物體落回地面時的動能為:
$E_{k} = \frac{1}{2}m(v_{0}^{2} - 2gh)$。