蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目(如图所示).一个质量为?60kg?的运动员,从离水平网面?3.2m?高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面?5.0m?高处.已知运动员与网接触的时间为?1.2s.若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理,求此力的大小.(g=10m/s2)
网友回答
解:将运动员看作质量为?m?的质点,从?h1高处下落,刚接触网时速度的大小(向下)?? ①
弹跳后到达的高度为?h2,刚离网时速度的大小?(向上)??? ②
速度的改变量为:
△v=v1+v2(向上)??? ③
以?a?表示加速度,△t?表示接触时间,则△v=a△t?????? ④
接触过程中运动员受到向上的弹力?F?和向下的重力?mg.由牛顿第二定律得:
F-mg=ma??????? ⑤
由①②③④⑤解得:F=mg+m(+)
代入数值得F=1.5×103N????????????
答:网对运动员的作用力的大小为1.5×103N.
解析分析:根据题意可以把运动员看成一个质点来处理,下落过程是自由落体运动,上升过程是竖直上抛运动,我们可以算出自由落体运动末速度和竖直上抛运动的初速度,算出速度的变化量,根据加速度的定义式求出加速度,再根据牛顿第二定律,求出合力,进而求出网对运动员的作用力.
点评:要学会建立物理模型,题中的运动员可以看成是质点,抓住加速度是联系力和运动的桥梁,通过自由落体的基本公式和牛顿第二定律求解相关问题,难度适中.