氣球以10m/s的速度勻速上升,在離地面75m高處從氣球上掉落一個物體,結果氣球便以加速度α=0.1m/s2向上做勻加速直線運動,不計物體在下落過程中受到的空氣阻力,問物體落到地面時氣球離地的高度為多少?g=10m/s2.
【答案】
分析:物體掉落后由于慣性,具有向上的初速度,做豎直上拋運動.取豎直向上為正方向,把豎直上拋運動看成加速度為-g的勻減速直線運動,物體落到地面時位移為x=-h
,由位移公式求出物體離開氣球后運動到地面的時間,并求出氣球做勻加速運動上升的高度,再求出物體落到地面時氣球離地的高度.
解答:解:設物體離開氣球后運動到地面的時間為t,則
-h
=V
t-
gt
2 解得t=5s
氣球做勻加速運動上升的高度為h
h=V
t+
at
2解得h=51.25m
物體落到地面時氣球的高度為H,則
H=h
+h=75m+51.25m=126.25m
答:物體落到地面時氣球離地的高度為126.25m.
點評:本題采用整體法求解,比較方便.也可以采用分段法求解.解題過程如下:物體離開氣球后先向上做勻減速直線運動,再做自由落體運動,設向上運動的時間為t
1,高度為h
1,自由落體運動的時間為t
2,高度為h
2,則
t
1=
上升的高度h
1=
=5m
h
2=h
1+h
=80m
t
2=
=4s
物體離開氣球后運動到地面的時間為t
3,即為氣球做勻加速直線運動的時間,則
t
3=t
1+t
2=5s
氣球做勻加速運動上升的高度為h
3,則
h
3=V
t
3+
at
32=51.25m
H=h
+h
3=75m+51.25m=126.25m…⑦