离地20米高处有一小球A开始做自由落体运动,同时其正下方地面有另一个小球B以20m/s的初速度竖直上抛.

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  • 解题思路:小球B做竖直上抛运动,可看成一种匀减速直线运动.两球在空中运动的时间相同,则根据位移-时间公式分别表示出A和B的位移大小,由相遇的条件可知两物体的位移之和等于H,即可求得相遇时运动的时间,由时间可求相遇的高度,v0需满足的条件相遇的时间要小于B球上抛的总时间.

    (1)设经过时间t,AB在空中相碰,A球做自由落体运动的位移为:h1=[1/2]gt2

    B球做竖直上抛运动的位移为:h2=v0t-[1/2]gt2

    由几何关系有:H=h1+h2

    联立以上各式解得:t=[H

    v0=

    20/20=1s

    (2)若要两球在空中相遇,则相遇的时间要小于B球上抛的总时间,

    即满足

    H

    v0<

    2v0

    g]

    解得:v0>

    gH

    2=

    10×20

    2=10m/s

    答:(1)经过1s两球在空中相遇;

    (2)若要两球在空中相遇,B球上抛的初速度应满足v0>10m/s.

    点评:

    本题考点: 自由落体运动;竖直上抛运动.

    考点点评: 解决本题的关键知道两物体在空中相碰,两物体的位移之和等于H,结合物体运动时间的范围,求出初始度的范围.