蹦极---力、速度大小变化、动能变化的关系的典型实例

2017-06-08

题目：如图所示的蹦极游戏，将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下，图中a是弹性绳自然下垂的位置，C点是游戏者所到达的最低点，游戏者从离开跳台到最低点的过程中，物体的速度将_____,物体的动能将_____,物体的重力势能将_____,物体的弹性势能将_____.

基础知识:

当力的方向与速度方向相同时,物体的速度增加;当力的方向与速度方向相反时速度减小.

分析:

力是速度变化的原因,所以要注意整个过程中力的关键点

蹦极过程中力的关键点有:蹦极开始时0;绳刚好全部伸直a;绳的拉力与重力相同时b;最低点c.

关键点将整个过程分为三段:0a段;ab段;bc段

0a段:

由于绳子未被拉伸,所以物体只受重力,重力方向向下,物体向下运动,力的方向与速度方向相同,所以速度增加,又因质量不变,所以动能也在增加.

ab段:

当物体处于b时,重力等于绳的拉力.在ab段时绳子的伸长小于b点绳子伸长的长度.所以重力大于绳子的拉力,重力和拉力的的合力方向相下,物体向下运动,力的方向与速度方向相同,所以速度增加,又因质量不变,所以动能也在增加

bc段:

由于惯性,物体会越过b点继续向下运动.

当物体处于b时,重力等于绳的拉力.在bc段时绳子的伸长大于b点绳子伸长的长度.所以重力小于绳子的拉力,重力和拉力的合力方向相上,物体由于惯性还在向下运动,力的方向与速度方向相反,所以速度减小,最终速度为零.又因质量不变,所以动能也在减小.最终动能为零.

由于ab段速度增加，bc速度减小，所以b的速度是最大值。

由于0c的整个过程中物体的高度一直在减小，所以重力势能一直在减小

由于在ac过程中绳子的长度在不断增长，所以弹性势能在ac段一直增加

张店二中    陈维

(文章来源于尔东物理老师的博客，如有不妥请联系我们。)