Question

【題目】在某次消防演習(xí)中，消防隊(duì)員從一根豎直的長桿上由靜止滑下，經(jīng)過2.5s落地，已知消防隊(duì)員與桿之間摩擦力F的大小與他自身重力mg的大小的比值 隨時(shí)間的變化如圖所示，g取10m/s2 ．

（1）試說明消防隊(duì)員在下滑過程中加速度的大小和方向是否變化？并求出相應(yīng)的加速度；
（2）求消防隊(duì)員在下滑過程中最大速度的大��；
（3）求消防隊(duì)員落地時(shí)速度的大�。�

Answer 1

【答案】
（1）解：該隊(duì)員先在t1=1s時(shí)間內(nèi)，加速度方向向下，大小設(shè)為a1，

由牛頓第二定律得：mg﹣F1=ma1

所以a1= =4m/s2

在接下來的t2=1.5s時(shí)間內(nèi)，加速度方向向上，大小設(shè)為a2，

由牛頓第二定律得：F2﹣mg=ma2

a2= =2m/s2

可見，加速度的大小和方向都發(fā)生了變化．

答：該隊(duì)員先在t1=1s時(shí)間內(nèi)，加速度為4m/s2，方向向下，在接下來的t2=1.5s時(shí)間內(nèi)，加速度為2m/s2，方向向上，大小和方向都發(fā)生改變；

（2）解：該隊(duì)員先在t1=1s時(shí)間內(nèi)以a1勻加速下滑，然后在t2=1.5s時(shí)間內(nèi)以a2勻減速下滑．

則最大速度vm=a1t1

代入數(shù)據(jù)解得：vm=4m/s

答：消防隊(duì)員在下滑過程中最大速度的大小為4m/s；

（3）解：隊(duì)員落地時(shí)的速度v=vm﹣a2t2

代入數(shù)據(jù)解得：v=1m/s

答：消防隊(duì)員落地時(shí)速度的大小為1m/s．

【解析】根據(jù)圖象讀出繩子的拉力與消防隊(duì)員的重力之比，分析消防隊(duì)員的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度，由速度公式求出最大速度和落地的速度．
【考點(diǎn)精析】認(rèn)真審題，首先需要了解牛頓定律與圖象(牛頓第二定律定量揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，即知道了力，可根據(jù)牛頓第二定律，分析出物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；對(duì)牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式F合=ma，F(xiàn)合是力，ma是力的作用效果，特別要注意不能把ma看作是力)．