Question

2．一垒球手水平挥动棒球，迎面打击一以速度5m/s水平飞来的垒球，垒球随后在离打击点水平距离为30m的垒球场上落地，设垒球质量为0.18kg，打击点离地面高度为2.2m，球棒与垒球的作用时间为0.010s，重力加速度为9.9m/s²，求球棒对垒球的平均作用力的大小．

Answer 1

分析 垒球被击后做平抛运动，由平抛运动的公式即可求出球被击后的速度，然后对球棒击球的过程运用动量定理列方程求解作用力．

解答 解：由题意可知，垒球被击后做平抛运动，竖直方向：h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$
所以：t=$\sqrt{\frac{2h}{g}}=\sqrt{\frac{2×2.2}{9.9}}=\frac{2}{3}$s
水平方向：x=vt
所以球被击后的速度：v=$\frac{x}{t}=\frac{30}{\frac{2}{3}}=45$m/s
选取球被击出后的速度方向为正方向，则：v₀=-5m/s
设平均作用力为F，则：Ft₀=mv-mv₀
代入数据得：F=900N
答：球棒对垒球的平均作用力的大小为900N．

点评 此题主要考查平抛运动与动量定理的应用，其中正确判断出垒球被击后做平抛运动是解答的关键．