专题：蹦极类问题-九年级物理上册知识点讲解及课后练习(江苏专用)

蹦极问题 适用学科 物理 适用年级 九年级 适用区域 江苏 本讲时长 120分钟 知识点 及学习目标 1. 理解蹦极类问题中，速度最大问题。 2. 掌握蹦极类问题中能量转化过程。 同学们玩过蹦极吗？ 像这样子的 有点可怕哦 其实碰到蹦极的试题 有时也很可怕 1、先来看一道试题： 【例1】如图所示的情景是一种游戏，叫做蹦极。游戏者将一根有弹性的绳子系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。图中a点是弹性绳子自然下垂时绳下端的位置，c点是游戏者所到达的最低点。对于游戏者离开跳台至最低点的过程，下列说法中正确的是（　　） A. 游戏者的动能一直在增加  B. 游戏者减少的重力势能全部转化为动能 C. 游戏者通过a点之后，绳子具有弹性势能  D. 游戏者达到c点时，他的动能最大. 这是一道同学们在九上第二章时经常遇到的问题。其中涉及受力变化，运动速度变化，能量转化问题；尽管上题在问题和选项上回避了超过课标的内容，但由于同学们未能完全理解过程中某些部分的变化，从而对这类题产生恐惧心理，影响正常解题思路。 其实要真正理解整个过程也不是很难。关键是对游戏者下落的过程进行分阶段分析。而下落过程中需要补充一个上图中没有的点。b点，我们称之为临界点。这个点是绳子对游戏者的拉力和游戏者的重力相同的点。在这个点的上下，游戏者的受力，运动速度，能量的转化都会发生很大变化。 具体变化请参看下图分解： 2、说明 1.由于初中科学课标只要求不受外力作用和二力平衡时的运动状态，因此整个下落过程b点的瞬间是二力平衡外，其他时间都是受非平衡力，因此运动速度的判断实际上是超过课标和中考说明的要求的。 2.从a到b，也就是原长到临界点，由于绳子的拉力小于重力，游戏者向下依然做加速运动，只不过加速度越来越小，直至b点，二力平衡，速度变成最大。由于此时绳子开始伸长，有一部分的重力势能转化为弹性势能。 3、例题解析   A.游戏者的动能取决于质量和速度，由于质量不变，动能便只受速度影响。速度先变大，再变小，在临界点达到最大。故动能也是先变大，再变小，最后动能为零，b点时动能最大。   B. 动能先变大，再变小，最低点动能为零。故重力势能全部转化为动能是错误的。重力势能最终全部转化为弹性势能。如果要说o到a过程，确实是重力势能全部转化为动能。   C.由于a点是原长点，过了a点后绳子开始伸长，故绳子具有弹性势能。正确。   D. 游戏者下落过程中，动能先变大，再变小，最低点动能为零。显然D选项是错误的。 4、拓展运用 【例2】如图所示，将一弹簧固定在水平桌面上，在其上放置一个小钢球，钢球静止时弹簧长度为L（如图甲），用手向下压弹簧到一定程度静止（如图乙），释放后钢球运动到距离水平桌面2L处（如图丙），整个过程中，对钢球分析错误的是（    ）   A．甲图中，钢球具有重力势能，弹簧具有弹性势能   B．乙图中，弹簧上静止时，弹簧的弹性势能不为零   C．钢球上升过程中，钢球动能先增大后减小   D．钢球上升弹簧弹性势能先转化成钢球动能，再钢球动能转化为钢球重力势能 练: 一弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a点是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b点是弹簧原长时小球的位置，c点是小球到达最右端的位置。则小球由a点运动到c点的过程中，____（选填“a”、“b”或“c”）点的动能最大，从b点到c点，弹簧的弹性势能____（选填“减小”、“增大”或“不变”）。 二 几种抛物线的机械能变化图像 1、先来看一道试题： 例：在中考体育考试中，小明投出实心球。若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后，在空中飞行到落地的过程中，动能Ek随时间t变化的曲线最接近的是（　   ） 2、例题解析 此题考查动能和重力势能的转化以及动能随时间变化的曲线图。   我们知道动能是物体由于运动而具有的能，动能大小跟物体质量和运动速度有关，质量越大，运动速度越大动能也越大。   重力势能是物体由于被举高而具有的能，重力势能的大小跟物体质量和被举高的高度有关，物体质量越大，被举高的高度越大重力势能也越大。   动能和重力势能可以互相转化，在此题中，可做如下分析： 1.铅球刚刚离开手时具有一定高度，有一定的运动速度，动能也不为零。 2.铅球上升过程中，动能转化为重力势能，因此，动能减少。 3.铅球到达最高点时，由于还有向前运动的速度，因此动能不为零。 4.铅球下落时，重力势能转化为动能，因此动能增大。 5.铅球下落到地面时，由于原本铅球由于运动员举在手中具有的重力势能也转化为了动能，因此动能比1的大。 综上所述，符合题意的选项为B。 3、知识扩展 在动能和重力势能的转化中，几种不同的抛物方式和对应的动能和势能变化图像 1.竖直上抛   特点：离开手的瞬间动能最大，到达最高点动能为零，且重力势能最大。小球竖直上抛然后问最高点受力情况 2.斜抛   特点：如果抛出点和落地点高度相同，则跟竖直上抛的区别是在最高点动能不为零。 3.平抛   特点：一定高度水平抛出，离开手时重力势能最大，随着下落不断减少转化为动能，落地时为零。动能不断增大。 4、拓展运用 例2：如图所示，AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度h。让小球从A点由静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力），则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是________，理由_______________ 。 1 如图，木块以一定的速度滑过 A、B点，到C点滑出下落至D点。A和B、C和D之间的垂直距离均为h。若空气阻力忽略不计，则对木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（ ） A．D点与A点相比，动能增加，势能减少，机械能不变 B．A点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能 C．B点的动能可能等于A点的动能，但一定大于C点的动能 D．B点的动能可能等于D点的动能，但一定大于A点的动能 2.如图是立定跳远的图解，当人从起跳到落地的过程中，动能随时间变化图正确的是（ ） A B C D 3.跳水运动员在 3m 长的踏板上起跳，我们通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示 的状态，其中A为无人时踏板静止点，B 为人站在踏板上静止时受力平衡点，C 为人在 起跳过程中人和踏板运动的最低点，则下列说法中正确的是( ) A．从 A 到 C 的过程中，运动员的机械能守恒 B．从 A 到 C 的过程中，运动员的动能先增大后减小 C．从 A 到 C 的过程中，运动员的动能一直在减小 D．从 B 到 C 的过程中，运动员减少的动能等于跳板增加的势能 4.如图甲所示，空气阻力不计，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0 时刻，将一重为G=50N 的金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最 低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力 F 随时间 t 变化的图像如图乙所示，则： (1)0～t1 时刻金属球动能_______，机械能_______。（填变化情况） (2)t1～t2 时刻金属球动能_______，机械能_______。（填变化情况） (3)t2～t3 时刻金属球动能_______，机械能_______。（填变化情况） (4)0～t3 时刻金属球在_______时刻离开弹簧（选填“0”、“t1”、“t2”、“t3”）， 离开弹簧后 （选填“能”、“不能”）回到开始抛落时的位置。 (5)t1～t3 时刻金属球的 _______能与弹簧的 _______能之和_______（选填“不 变”、“变小”、“变大”） 。 (6)如果实际中某同学测出金属球下落时一过程弹簧弹力 F 随时间 t 变化的图像如图丙所 示 ，则是什么原因导致的____________________________。0～t1 时刻金 属球机械能_______。（填变化情况） 5．如图所示的是某校第 30 届秋季校运会上运动员在铅球比赛中的场景，虚线表示铅球在空 中的运动轨迹。a 为离开手的点，b 为运动过程中某点，c 为落地点，高度 b>a>c。 (1)若铅球重 30N，从最高点到落地点的过程中，球下降的高度为 2.4m，则球下降过程中 重力做功为 J。 (2)铅球从 a 点离手后到落地到 c 时，在空中飞行过程中动能 Ek 随时间 t 变化的曲线最接近的是 （选填序号）。 (3)如果把一小球竖直向上抛出，请画出小球抛出后到落地这段过 程中动能 Ek 随时间 t 变化的曲线（不能忽略空气阻力，并在图上标出与抛出点等高度位置时刻对应的动能） 本节课教学计划完成情况： 照常完成□ 提前完成□ 延后完成□ 学生的接受程度： 完全能接受□ 部分能接受□ 不能接受□ 学生的课堂表现： 很积极□ 比较积极□ 一般□ 不积极□ 教学反思概述： 蹦极问题 适用学科 物理 适用年级 九年级 完成情况 完成评分 1．某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示（蹦极过程视为在竖直方向的运动）。下列判断正确的是（　　） A．从A点到B点过程中运动员减速下落 B．从B点到C点过程中运动员动能增大 C．t0时刻运动员动能最大 D．运动员重力大小等于0.6F0 2．如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，今将一小物体m连在弹簧上，并把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的摩擦力恒定，下列说法中正确的是（　　） A．物体从A到B动能越来越大，从B到C动能越来越小 B．物体从A到B动能越来越小，从B到C动能越来越大 C．物体从A到B动能先增大后减小，从B到C动能一直减小 D．物体在B点动能最大 3．如图所示，轻弹簧左端固定，原长时右端位于O点，现将木块置于弹簧的右端，用力将弹簧压缩△l的长度（弹簧始终在弹性限度内）后由静止释放，木块在水平地面上向右滑行距离为s后停在O点右侧。下列描述该过程中木块克服地面摩擦力所做的功W、木块的动能Ek随木块距O点的长度x变化的关系图线中，可能正确的是（　　） A． B． C． D． 4．蹦极运动简化后与下列情景相似：如下图甲所示，弹性细绳的一端固定在O点，另一端系着一个小球，小球从O点静止释放，由于有较小的空气阻力球上下多次往复运动后静止。已知小球速度v与下落高度h的关系如图乙所示，细绳拉力F与下落高度h的关系如图丙所示。请根据图象解答下列问题。（球与空气阻力较小，受力分析可忽略；g取10N/kg） （1）小球停止运动时弹性细绳长为　 　m，小球的质量为　 　kg。 （2）在下落过程中，当橡皮筋的长度在　 　（填某一范围）时，物体的重力势能同时转化为小球的动能和橡皮筋的弹性势能。 5．阅读短文并回答下列问题。 蹦极 蹦极（Bungeejumping），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。运动员站在约40m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。绑在运动员踝部的橡皮绳很长，足以使运动员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，这样反复多次直到静止，这就是蹦极的全过程。 （1）蹦极运动员在跳下直到橡皮绳被拉到原长的过程中，是将运动员的重力势能转化为　 　能。（不计空气阻力） （2）从橡皮绳被拉开到最低点的过程中，运动员做　 　（选填“匀速”“加速”或“先加速再减速”）运动。在速度最大时，运动员受到橡皮绳的弹力　 　（选填“大于”“小于”或“等于”）运动员受到的重力。 （3）从高处落到最低点时，运动员的重力势能全部转化为　 　能。 习题完成时间： 习题的难度：难□ 中□ 易□ 完成的质量： A□ B□ C□ D□ 5 / 6 学科网（北京）股份有限公司 专题 蹦极类问题 适用区域 江苏 适用年级 九年级 1．D。 2．C。 3．B。 4．（1）1.5；0.3；（2）1.2m﹣1.5m。 5．（1）动；（2）先加速后减速；等于（3）（橡皮绳的）弹性势。 $$