第四章 运动和力的关系 课程阶段总结(四)-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高一物理必修第一册同步课堂高效讲义配套课件（人教版）

物理 必修第一册（人教） 第四章 运动和力的关系 课程阶段总结(四) 　知识体系建构·关键理清 　学科素养提升·整合培优 　　　　　　　　　　　　　　 一、蹦床 蹦床(Trampoline)是一项运动员利用从蹦床反弹中表现杂技技巧的竞技运动，它属于体操运动的一种，蹦床有“空中芭蕾”之称。在2000年第27届悉尼奥运会上，蹦床被列为正式比赛项目。蹦床亦为体育器械名称，分为网上和单跳项目。借助弹力床的弹力将人体弹向空中，在空中做各种体操动作和翻筋斗的竞技运动。分男女单人、男子双人、女子双人和团体等项目，有规定和自选各十个动作，根据动作的编排、难度和完成动作的质量评分。 [例1] (多选)蹦床属于体操运动的一种，有“空中芭蕾”之称。某次比赛过程中，一运动员做蹦床运动时，利用力传感器测得运动员所受蹦床弹力F随时间t的变化图像如图所示。若运动员仅在竖直方向运动，不计空气阻力，取重力加速度大小g＝10 m/s2。依据图像给出的信息，下列说法正确的是(　　) A．运动员的质量为60 kg B．运动员的最大加速度为45 m/s2 C．运动员离开蹦床后上升的最大高度为5 m D．9.3 s至10.1 s内，运动员一直处于超重状态 解析：选ABC。由图给信息可知，开始时运动员静止在蹦床上，所受弹力与重力大小相等，即mg＝600 N，解得运动员的质量m＝60 kg，选项A正确；运动员在蹦床上时受到的最大弹力Fmax＝3300 N，最大加速度amax＝ eq \f(Fmax－mg,m) ＝45 m/s2，选项B正确；运动员离开蹦床后在空中运动的时间t＝2 s，上升和下落的时间分别为1 s，则最大高度h＝ eq \f(1,2) gt2＝5 m，选项C正确；9.3 s至10.1 s内，运动员先失重，后超重，再失重，D错误。 二、举重 举重(Weightlifting)是以举起杠铃重量为胜负依据的体育运动，由抓举和挺举两个项目构成。古希腊人曾经用举石头来锻炼和测验人的体力，罗马人在棍的两头扎以石块来锻炼体力和训练士兵。中国民族形式的举重活动，早在两千多年前的楚汉时代就有记录(举大刀、石担、石锁等)。从晋代至清代，举重均列为武考项目。 [例2] 下图所示的为“抓举”中的几个状态。在“提杠发力”阶段，运动员对杠铃施加恒力作用，使杠铃竖直向上加速运动；在“下蹲支撑”阶段，运动员不再用力，杠铃继续向上运动，当运动员处于“下蹲支撑”处时，杠铃的速度恰好为零。为了研究方便，可将“提杠发力”“下蹲支撑”两个阶段杠铃的运动简化为两段匀变速直线运动过程来处理，忽略空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。 (1)若运动员从开始“提杠发力”到“下蹲支撑”处的整个过程历时Δt＝1.2 s，杠铃总共升高h＝1.2 m，求杠铃获得的最大速度的大小； (2)在(1)问的条件下，若杠铃的质量m＝150 kg，求运动员“提杠发力”时对杠铃施加的作用力大小。 解析：(1)设杠铃的最大速度为vmax，全程高度为h，总时间为Δt，可得vmax＝ eq \f(2h,Δt) ＝2 m/s。 (2)设加速阶段上升的高度为h1，时间为t1；减速阶段上升的高度为h2，时间为t2，全程高度为h，杠铃加速上升的阶段有2a1h1＝vmax2 运动员“下蹲支撑”的阶段有－2gh2＝0－vmax2 其中h＝h1＋h2 由牛顿第二定律得F－mg＝ma1 解得F＝1 800 N。 答案：(1)2 m/s　(2)1 800 N 三、蹦极 蹦极(Bungee Jumping)，也叫机索跳，是近些年来新兴的一项非常刺激的户外休闲活动。跳跃者站在约40 m以上(相当于10层楼)高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上，把一端固定的一根长长的橡皮绳绑在踝关节处，然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去。绑在跳跃者踝部的橡皮绳很长，足以使跳跃者在空中享受几秒钟的“自由落体”。当人体落到离地面一定距离时，橡皮绳被拉开、绷紧、阻止人体继续下落，当到达最低点时橡皮绳再次弹起，人被拉起，随后又落下，这样反复多次直到橡皮绳的弹性消失为止，这就是蹦极的全过程。 [例3] 已知某“勇敢者”头戴重为45 N的安全帽从高处向下蹦极，开始下落时的高度为75 m，设计的系统使人落到离水面30 m时，弹性绳才绷紧。不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，则： (1)当他落到离水面50 m位置时戴着的安全帽对人的头顶的弹力为多少？ (2)假设弹性绳绷紧后，人做匀减速运动，当他落到离水面20 m的位置时，则其颈部要用多大的力才能拉住安全帽？ 解析：(1)人在离水面50 m位置时，做自由落体运动，处于完全失重状态，对安全帽有mg－F＝ma，对整体有a＝g， 所以F＝0，由牛顿第三定律可知，安全帽对人头顶的弹力为0。 (2)人下落到离水面30