如图是某人在一次乘电梯向上运动的v-t图象.已知g=10m/s2,请根据图象回答下列问题.
(1)请简要描述整个运动的加速度情况;
(2)请计算整个运动的总位移有多大;
(3)在电梯运动过程中,将体重计放在电梯的水平地板上,人站在体重计上不动.已知人的质量是50kg,那么,在0~3s内体重计的示数应该是多少;
(4)若在第3s末,人从距电梯地板1.8m处自由释放一个小钢球,试计算小钢球经多长时间落到电梯的地板上.
网友回答
解:(1)速度图象的斜率等于物体的加速度,
故由速度图象可知物体在0~3s内做加速度a1===1m/s2
故物体在0~3s内做初速度为0加速度为1m/s2有加速直线运动.
物体在3s~8s内速度保持不变,即做做匀速直线运动;
物体在8s~10s内做加速度a2===-1.5m/s2
负号表示物体做匀减速直线运动.
(2)由于速度v>0,故人始终向上运动,
根据速度时间图象与时间轴围成的面积等于物体的位移,可知整个运动的总位移
x总=(5+10)×3=×(5+10)×3=22.5m
(3)在0~3s对人进行受力分析如图:
据牛顿第二定律,有:
N-mg=ma1
故人所受的支持力为
N=mg+ma1=550N,
故体重计示数为==55kg.
(4)方法一:因球开始下落前球与电梯具有相同的速度,即小球相对于电梯静止,而小球开始下落后由于电梯仍做匀速直线运动,
所以以电梯做为参照系小钢球仍可看成自由落体运动.
由h=gt2
解得:t=0.6s
所以,小钢球经过0.6s落到电梯的地板上.
方法二:小球由静止释放后小相对于地面做竖直上抛运动,而电梯仍做匀速直线运动.
以小球为研究对象,则小球相对于地面的位移
x1=v0t-gt2
以电梯为研究对象,则电梯相对于地面的位移
x2=v0t
小球相对于电梯的位移
x=x2-x1==1.8
解得t=0.6s
故小球经过0.6s落到电梯的地板上.
解析分析:要描述整个运动的加速度情况,需要利用速度图象求出物体运动的加速度;速度图象与时间轴围成的面积代表物体位移的大小:体重计的示数等于人对体重计的压力除以当地的重力加速度.
要求小钢球落到电梯地板上的时间,需要知道电梯和小球遵循的运动规律以及两物体的相对位移.
点评:求解追及相遇问题,主要是理清两物体之间的速度关系,位移关系,以及时间关系.