一彈性小球自h0=5 m高處自由下落,當它與水平地面每碰撞一次后速度減少到碰前的
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,不計每次碰撞時間,計算小球從開始下落到停止運動所經(jīng)過的路程和時間.
分析:設小球第一次落地時速度為v0,進而可表示出v0,v1…vn,進而前三次小球下落的路程,歸納出球第n次到第n+1次與地面碰撞經(jīng)過路程,進而的出從第一次到第n+1次所經(jīng)過的路程的極限;同理可歸納出小球從開始下落到第n次與地面相碰經(jīng)過時間,求出前n項和的極限即可得到答案.
解答:解:設小球第一次落地時速度為v0,則有v0=
2gh0
=10(m/s),
那么第二,第三,,第n+1次落地速度分別為v1=
7
9
v0,v2=(
7
9
2v0,,vn=(
7
9
nv0,
小球開始下落到第一次與地相碰經(jīng)過的路程為h0=5m,
小球第一次與地相碰到第二次與地相碰經(jīng)過的路程是L1=2×
v1
2
 
2g
=10×(
7
9
)2

小球第二次與地相碰到第三次與地相碰經(jīng)過的路程為L2,則L2=2×
v22
2g
=10×(
7
9
4
由數(shù)學歸納法可知,小球第n次到第n+1次與地面碰撞經(jīng)過路程為Ln=10×(
7
9
2n
故從第一次到第n+1次所經(jīng)過的路程為
Sn+1=h0+L1+L2++Ln,則整個過程總路程為
S=
lim
n→∞
Sn+1=5+
lim
n→∞
10×
(
7
9
)
2
[1-(
7
9
)
2n
]
1-(
7
9
)
2
=5+10
(
7
9
)
2
1-(
7
9
)
2
=20.3(m),
小球從開始下落到第一次與地面相碰經(jīng)過時間t0=
2h0
g0
=1(s).
小球從第一次與地相碰到第二次與地相碰經(jīng)過的時間t1=2×
v1
g
=2×
7
9
,
同理可得tn=2×(
7
9
n,tn+1=t0+t1+t2++tn,
則t=
lim
n→∞
tn+1=1+
lim
n→∞
(
7
9
)[1-(
7
9
)
n
]
1-(
7
9
)
=8(s).
點評:本題主要考查等比數(shù)列的求和公式.可以通過歸納法歸納出其中包含的等比數(shù)列.
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科目:高中數(shù)學 來源:不詳 題型:解答題

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