物理网博客
从一道题来分析蹦极过程具体的运动情况
2012.03.01 00:03

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我们先来分析一道典型的蹦极过程问题,这是我上周周末给35中的小常物理家教的时候给她讲的一道题目。来源是2011年高考新课标卷第16题,原题如下:

16.一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,至最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点,下列说法正确的是

A.运动员到达最低点前重力势能始终减小

B.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力做负功,弹性势能增加

C.蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒

D.蹦极过程中,重力势能的改变与重力势能零点的选取有关

本题是多选题,本题的答案是ABC;

下面王尚来做一个蹦极过程运动情况的解析。(声明一下,下面的解释是一般情况下的蹦极运动,考虑空气阻力,这一点与该题目中要求不一样。)

蹦极过程一开始是一个先加速后减速的运动过程。一开始肯定是加速的,这个非常简单,连老太太都知道。但是如何加速,加速到什么时候,后来有为何减速呢?这是需要我们分析的。在分析本题的时候,我们完全能够把弹性绳子想象成为弹簧;这不影响我们的分析。刚蹦的时候,人是加速下落,因为除了重力、空气阻力外没有任何力的作用。什么时候改变了这样的运动呢,显然是绳子开始伸长的时候,这个时候多了弹力。根据弹力的大小计算式F弹=kΔx;弹力是逐渐增大的,因此在刚刚有弹力的时候,人的运动依然是向下加速。一直到F弹=G的时候,加速度的方向才开始发生变化(以后开始向上),接下来就是减速的过程了。一直减速到速度为零。这个时候弹力远大于重力,人还会被弹力拉起来。再接下来的过程中,人就开始做往复振动,最终停止下来。注意整个过程中一直有空气阻力在做负功。本题是因为多选,增加了难度,但是并不能算是一道物理难题。王尚提醒大家的是D选项错误,重力势能的改变(注意“改变”二字)与重力势能零点的选取无关。

关于高中物理能量的分析,不是本文的重点,对动能定理和机械能不熟悉的可以去看看这2篇文章:
高中物理功能关系的详细分析
什么时候用动能定理

本周35中小常的家教课,把2011年全国新课标卷上所有的物理题都做、讲了一遍。笔者发现学生做综合题的能力,确实需要锻炼。可惜鸽子和小常没有共同的时间来一起模拟练习理综考试,大家都补课补疯了。

推荐:2011上海高考物理第20题D选项如何解?

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