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解放军空军某部伞兵在某次军事演习中做低空跳伞演习,当飞机离地面224m 时,伞兵离开飞机在竖直方向做自由落体运动.运动一段时间后,立即打开降落伞,展伞后伞兵以12.5m/s2的平均加速度匀减速下降.为了伞兵的安全,要求伞兵落地速度最大不得超过5m/s.g=10m/s2.
求:(1)伞兵展伞时,离地面的高度至少为多少?着地时相当于从多高处自由落下?
(2)伞兵在空中的最短时间.
【答案】分析:伞兵先做自由落体运动,然后做匀减速直线运动直到落地,应用位移速度关系对两过程列方程解出离地高度;伞兵如果打开降落伞的高度太低,会导致落地速度大于5m/s而受伤,如果打开降落伞的高度太高,减速运动的时间会增大,所以只由在第一问解出的高度打开降落伞,伞兵落地的速度不超过最大速度,且下落最快.
解答:解:作出在竖直方向上的运动情况如图所示
(1)由公式ν2-ν2=2ax可得?
第一阶段伞兵做自由落体运动:ν2=2gh1①??
第二阶段伞兵做匀减速直线运动,v末=5m/s,加速度a=-12.5m/s2:ν末2-ν2=2ah2②??
又:h1+h2=H③??
解①②③式可得展伞时离地面的高度至少为h2=99 m.?
设以ν1=5m/s速度着地相当于从高h′处自由下落.则??
(2)由公式可得:
第一阶段:
解得:t1=5s
第二阶段:
解得:t2=3.6m/s
又:t=t1+t2=8.6s    
所以伞兵在空中的最短时间为t=8.6s.?
点评:本题是匀变速直线运动的基本公式的直接应用,属于比较简单的题目,解题时要学会选择不同阶段重复使用同一个公式,这样问题就会迎刃而解.
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求:(1)伞兵展伞时,离地面的高度至少为多少?着地时相当于从多高处自由落下?
(2)伞兵在空中的最短时间.

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(2)伞兵在空中的最短时间.

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