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高中物理:用运动的对称性巧解平抛运动

  • 文章来源:未知 / 作者:admin / 发布时间:2024-02-03
  •   以及斜抛运动也具有对称性,在上升和下落过程中,上升时间等于下落时间,竖直上的物体上升到某一位置或斜抛运动的物体上升到某一高度,又经最高点返回到同一位置或返回到同一高度,物体的速度大小、动能和势能相等。

      一个杯子的直径为d,高为H,如图1所示,今有一小球在杯口沿直径方向向杯内抛出,到达杯底时的位置与抛出时的位置在同一直线上,小球与杯碰撞n次,且是弹性碰撞,如杯壁是光滑的,求小球抛出时的初速度v0。

      运用运动的对称性,将平抛运动的轨迹与发生弹性碰撞后反弹的轨迹拟合成平抛运动的轨迹是解题的关键,然后利用平抛运动的规律即可求解。解析:杯壁是光滑的,且小球与杯壁的碰撞是弹性的,由运动的对称性可知,小球的运动可看成是平抛运动,如图

      从高H处的一点O先后平抛小球1和小球2,球1恰好直接越过竖直挡板落到水平地面上B点,球2则与地面A点碰撞一次后,也恰好越过竖直挡板,而后也落到B点,如图3所示,设球2与地面碰撞类似光的反射定律,且反弹速度大小与碰撞前相同,求竖直挡板的高度h。

      所示,设球1的初速度为v1,球2的初速度为v2,OA间的水平距离为d,由几何关系可知OB间的水平距离为3d。

      从O点飞到B点的运动时间t2是球1从O点飞到B点的运动时间t1的3倍,则两球在水平方向有v1

      从O点飞到挡板C点的时间与球2从O飞到D点的时间相等;由对称性可知球2从O飞到D点的时间与由C点飞到E点的时间相等,由几何关系可知OE的水平距离为2d。球1从O点飞到挡板C点与球2由C点飞到E点在水平方向有