高途高中物理包括了力学、电学、热学三大部分,此外,还包括光学和近代物理部分的内容。
例题:一个物体从高为H的平台水平抛出,当它达到底端时与地面上的P点发生碰撞,已知物体与地面的碰撞弹力为其重力的1.5倍,不计空气阻力,求物体抛出时初速度的大小。
解题过程:
1. 建立物理模型
本题中涉及的对象是一个物体,从高为H的平台水平抛出,经过碰撞后落到地面上的P点。我们需要根据题目描述建立物理模型。
2. 确定运动过程
物体在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上先做自由落体运动,碰撞后做竖直上抛运动。
3. 运用运动学公式求解
根据自由落体运动规律,可求得物体落地时的速度大小;根据竖直上抛运动规律,可求得物体在空中运动的时间;再根据动能定理可求得物体抛出时初速度的大小。
答案:物体抛出时初速度的大小为v0 = √(gH + 6mgH)
解析:根据自由落体运动规律,物体落地时的速度大小为v = sqrt(2gH) = sqrt(2g(H + 1.5H)) = sqrt(3gH)
在空中运动的时间为t = sqrt(H/g) = sqrt((H/g) + (H - 1.5H)/g) = sqrt(H/g) - sqrt((H - 1.5H)/g)
根据动能定理,物体在水平方向上动量的变化量等于合外力对物体的冲量,即Δp = Ft = mgt = mg(sqrt(H/g) - sqrt((H - 1.5H)/g)) = mgH - 0.5mgH = mgH - 0.5mg(H - t^2)
又因为物体在水平方向上动量的变化量等于物体在水平方向上受到的冲量,即Δp = mv - mv0,所以有mv = mv0 + mgt = mv0 + mgH - 0.5mg(H - t^2)
解得v0 = sqrt(gH + 6mgH)
综上所述,物体抛出时初速度的大小为v0 = sqrt(gH + 6mgH)。