Question

一位網球運動員以拍擊球使網球沿水平方向飛出．第一只球落在自己一方場地上后，彈跳起來，剛好擦網而過，落在對方場地的A點處，如圖所示．第二只求直接擦網而過，也落在A點處．設球與地面的碰撞過程沒有能量損失，且運動過程不計空氣阻力，試問：

①兩只球拋出時的初速度之比v₁：v₂為多少？
②運動員擊球點的高度H與網高h之比為多少？

Answer 1

解：由平拋運動的規律可知，兩球分別被擊出至各自第一次落地的時間是相等的．由于球與地面的碰撞是完全彈性碰撞，設第一球自擊出到落地時間為t₁，第二球自擊出到落地時間為t₂，則：t₁=3t₂ ①
由于一、二兩球在水平方向均為勻速運動，水平位移大小相等，設它們從O點出發時的初速度分別為v₁、v₂，由x=v₀t得：
v₂=3v₁ ②
所以有
設一、二兩球從O點到C點時間分別為T₁、T₂，由于兩球從O點到C點水平距離相等，則：
T₁=3T₂ ③
由豎直方向運動規律可知：
H=g（2T2）2 ④
h=g（2T2）2- ⑤
故得：
答：（1）兩只球拋出時的初速度之比為，運動員擊球點的高度H與網高h之比
分析：第一、二兩球被擊出后都是作平拋運動，豎直方向做自由落體運動，由于高度相同，兩球被擊出至各自第一次落地的時間是相等的．對于第一個球：球與地面的碰撞是完全彈性碰撞，撞地后彈起做斜拋運動，最大高度等于H，斜拋運動的時間等于被擊出至各自第一次落地的時間的兩倍．根據水平方向是勻速直線運動，研究出兩個球的初速度關系，根據水平位移關系，研究初速度關系．再研究豎直方向的運動，化簡求解．
點評：本題是較為復雜的平拋運動問題，考查解決復雜物理問題的能力．對于斜拋運動，可以等效看成兩個平拋運動組成的