题目
1.6在以初速率 _(0)=15.0m/s 竖直向上扔一块石头后,-|||-(1)在 Delta (t)_(1)=1.0s 末又竖直向上扔出第二块石头,后者在 h=11.0m 高度处击中前-|||-者,求第二块石头扔出时的速率;-|||-(2)若在 Delta (t)_(2)=1.3s 末竖直向上扔出第二块石头,它仍在 h=11.0m 高度处击中前-|||-者,求这一次第二块石头扔出时的速率。

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查竖直上抛运动的位移公式应用,以及相遇问题中时间关系的处理。需注意物体运动的双向性(上升和下落阶段)对解题的影响。
解题核心思路:
- 建立位移方程:分别对两块石头的运动列式,利用相遇时位移相等的条件。
- 时间关系处理:第二块石头的运动时间比第一块少$\Delta t$,需注意时间差的代入。
- 物理意义筛选解:二次方程可能有多个解,需结合物体运动的实际阶段(上升/下落)判断合理性。
破题关键点:
- 第一块石头的运动顶点时间:判断相遇是否发生在上升或下落阶段。
- 第二块石头的初速度计算:通过相遇时间差代入位移公式求解。
第(1)题
第一块石头的运动方程
第一块石头的位移为:
$h = v_0 t - \frac{1}{2} g t^2$
代入$h=11.0\ \text{m}$,$v_0=15.0\ \text{m/s}$,$g=9.8\ \text{m/s}^2$,得:
$11 = 15t - 4.9t^2$
解得$t_1=1.84\ \text{s}$(下落阶段)和$t_2=1.22\ \text{s}$(上升阶段)。
第二块石头的初速度计算
第二块石头运动时间为$t - \Delta t_1$,其位移方程为:
$11 = v_{20}(t - 1.0) - 4.9(t - 1.0)^2$
- 当$t=1.84\ \text{s}$时:
$v_{20} = \frac{11 + 4.9 \cdot (1.84 - 1.0)^2}{1.84 - 1.0} \approx 17.2\ \text{m/s}$ - 当$t=1.22\ \text{s}$时:
$v_{20} = \frac{11 + 4.9 \cdot (1.22 - 1.0)^2}{1.22 - 1.0} \approx 51.1\ \text{m/s}$
第(2)题
时间可行性分析
$\Delta t_2=1.3\ \text{s}$大于第一块石头上升时间$1.53\ \text{s}$,故相遇只能发生在下落阶段($t=1.84\ \text{s}$)。
第二块石头的初速度计算
第二块石头运动时间为$1.84 - 1.3 = 0.54\ \text{s}$,代入位移方程:
$v_{20} = \frac{11 + 4.9 \cdot (0.54)^2}{0.54} \approx 23.0\ \text{m/s}$