Question

物理，帮我解说下这道题的意思。、/

一铅球运动员,奋力一推将8kg的铅球推出10m远.铅球落地后将地面击出一坑,有经验的专家根据坑的深度形状认为铅球落地时的速度大致是12m/s.若铅球出手时的高度是2m,求推球过程中运动员对球做的功大约是多少焦耳 ?

是只有重力做功吗？12m/s的速度方向是不是竖直向下？铅球水平运动的动能计算吗？运动员做的功是怎么回事？请帮我解答下。

Answer 1

铅球出手之后可以认为只有重力做功。
12m/s的速度方向不可能是竖直向下，这和事实相违背。因为推铅球是要的水平距离越长越好，所以铅球必然要有一个水平分速度，所以合速度不可能是竖直向下。 运动员做功简单来讲就是生物能转化成了铅球的动能。
计算：运动过程中忽略空气阻力，于是机械能守恒，取水平地面为零势能面，于是末动能是576，重力势能就是mgh=8*10*2=160，所以两者之差就是初始的动能416。
至于长度10米，我没有利用，但是也可以利用起来。把水平和竖直末速度分别设出来，然后在水平和竖直方向均列出方程，最后根据合速度为12就可以求出各个速度分量乃至铅球的初始速度。这个你可以试一下。

追问

重力做功的距离为什么是2m，而不是最高点到地面的距离？还有我问下可不可以计算出铅球落地时的竖直分速度？

追答

恒力做功只和初末状态的位移相关，和具体位置无关。
末速度的水平分量和竖直分量可以算出来，思路我前面大致说过了

Answer 2

一个一个问题来：首先该过程，除重力做功外，最初运动员的推力也会做功；12m/s的速度方向不是竖直向下，而是倾斜向下，铅球的运动是抛体运动（不一定是平抛），因此铅球水平运动的动能不能计算。运动员对球做的功就是末态的动能减去该过程重力做的功，即：W=mv^2/2-mgh=8×12^2/2J-8×10×2J=416J

追问

能不能将铅球到达地面时的竖直方向速度计算出来？还有重力做功的距离为什么是2m？

追答

因为重力竖直向下，其做功只与竖直高度有关，与运动的路径无关。

追问

竖直高度应该是，最高点到地面的距离啊。

追答

那种说法是错误的，因为投掷铅球是斜抛运动，铅球最高点之所以比最初时高，是因为运动员投掷时产生的速度有竖直向上的分速度和水平方向的分速度，竖直向上的分速度使铅球上升，重力做负功，下落时做正功，一上一下，上升高度那部分重力做功抵消。

Answer 3

重力做功=mgh=8x10x2=160焦
铅球落地的动能=1/2mv^2=1/2x8x12^2=576焦
运动员做的功=576-160=416焦
12m/s的方向不是竖直向下的，是斜向下的。
运动员做的功就是铅球机械能的增加量。

追问

重力做功为什么距离是2m呢？

追答

重力方向竖直向下，又是从2米高落下的，

追问

但是铅球已经被抛出去了啊，我认为重力做功的距离应该是最高点到地面的距离.而不是两米。

Answer 4

E=1/2MV^2=1/2X8X144J=576J.不是。12m/s的速度方向是竖直向下，铅球落地时的速度是运动员做功得到的。

Answer 5

运动过程中重力做功，速度方向不要管的，动能减去重力势能就是运动员做的功。1/2mv2-mg=497.6J