如图所示，质量为m=1.0kg的小球从H=20m高处水平抛出的小球，除受重力外，还受到水平风力作用，假设受到的风力的大小恒定不变，g=10m/s2．问：（1）有水平风力与无风时相比较，小球在空中

Question

如图所示，质量为m=1.0kg的小球从H=20m高处水平抛出的小球，除受重力外，还受到水平风力作用，假设受到的风力的大小恒定不变，g=10m/s²．问：
（1）有水平风力与无风时相比较，小球在空中的飞行时间是否相同？如不相同，说明理由；如果相同，求出这段时间．
（2）若风的恒定阻力为F_f=0.25mg，要使小球恰好垂直于地面着地，则水平抛出的小球的初速度v₀应为多大？

Answer 1

（1）小球在空中的运动时间由竖直方向的分运动决定，
有水平风力与无风时，小球竖直方向的分运动不变，运动运动时间相同．
小球在竖直方向做自由落体运动，由自由落体运动的位移公式可得：
H=(1)/(2)gt²
得运动时间为：t=√((2H)/(g))=√((2×20)/(10))s=2s；
（2）当风力大小恒定不变时，小球在水平方向做匀减速运动，在水平方向，由牛顿第二定律得：0.25mg=ma，a=2.5m/s²
水平初速度：v₀=at=2.5×2=5m/s；
所以要使小球恰好垂直于地面着地，则水平抛出的小球的初速度v₀应为5m/s；
答：（1）有水平风力与无风时相比较，小球在空中的飞行时间相同，该时间为2s．
（2）为使小球能垂直于地面着地，水平抛出的初速度v₀为5m/s．