Question

【題目】在物理學中，物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能，其表達式為Ep= mgh；物體由于運動而具有的能叫動能，它的表達式為Ek=mv2，其中m為質(zhì)量，h為物體距水平地面的高度，v為物體的運動速度，g為常量，取10 N/kg。如圖所示是運動員投擲鉛球的場景，運動員在距地面高h=1.5 m處，將質(zhì)量為4 kg的鉛球以6 m/s的速度沿斜上方拋出，空氣阻力忽略不計。求：

(1)鉛球剛被拋出時的動能Ek1和重力勢能Ep1；

(2)鉛球落地前瞬間的動能Ek2。

Answer 1

【答案】(1) 72J； 60J；(2) 132J

【解析】

(1) 物體被拋出時的動能

Ek1=mv2=×4kg×(6m/s)2=72J

被拋出時的動能72J。

由題意可得，物體被拋出時的重力勢能

Ep1=mgh=4kg×10N/kg×1.5m=60J

被拋出時的重力勢能為60J。

(2)由于不計空氣阻力的影響，鉛球從被拋出到落地前的瞬間機械能守恒。落地前瞬間鉛球的重力勢能為Ep2=0，所以重力勢能的減少量為

Ep1- Ep2= 60 J

因此動能的增加量為

Ek2- Ek1=60 J

故

Ek2= Ek1 +60 J=72 J+60 J=132 J

鉛球落地前瞬間的動能為132 J。

答：(1)物體被拋出時的動能為72J，重力勢能為60J；

(2)物體落地前瞬間的動能EK2為132J。