案例2从某一高塔自由落下一石子,落地前最后一秒下落的高度为塔高的7/16,求塔高.
【剖析】 石子的下落可以近似地看作自由落体运动,因此可以用自由落体运动的规律来求解本问题.
解法一:画出石子的运动草图.设石子下落的总时间为t,塔高为H,则下落距离为塔高的9/16时经过时间(t-1),根据自由落体运动的位移公式:
H=gt2, ①
H=g(t-1)2, ②
解①②两式得:t=4 s H=80 m.
解法二:设石子落地前最后一秒的初速度为v,则落体瞬间的速度为v+g.
根据推论:vt2-v02=2gs有:
(v+g)2-v2=2gH, ①
(v+g)2=2gH, ②
解①②得:v=30 m/s,H=80 m .
解法三:画出物体做自由落体运动的图象,如图3-3-1所示:
图3-3-1
三角形OMN的面积表示石子在前t-1秒内下降的高度.大三角形的面积表示塔高.根据面积比等于相似比的平方,应有:,得t=4 s,
再根据H=gt2 得:H=80 m.
【答案】 80 m
【规律小结】比较以上三种解法,解法一利用了自由落体运动初速度为零的特点,比较简明,图象法也比较直观.
3.在自由落体运动中v0=0,从自由落体的运动公式中推导出的四个重要的比例式:
(1)由v=gt,速度与时间成正比,即
v1∶v2∶v3∶...∶vn=t1∶t2∶t3∶...∶tn;
(2)由s=gt2位移与时间的平方成正比,即
s1∶s2∶s3∶...∶sn=t12∶t22∶t32∶...∶tn2;
(3)由s=gt2在连续相同时间内的位移比为奇数比,即