Question

【題目】在2008年北京殘奧會(huì)開幕式上，運(yùn)動(dòng)員手拉繩索向上攀登，最終點(diǎn)燃了主火炬，體現(xiàn)了殘疾運(yùn)動(dòng)員堅(jiān)韌不拔的意志和自強(qiáng)不息的精神．為了探求上升過程中運(yùn)動(dòng)員與繩索和吊椅間的作用，可將過程簡(jiǎn)化．一根不可伸縮的輕繩跨過輕質(zhì)的定滑輪，一端掛一吊椅，另一端被坐在吊椅上的運(yùn)動(dòng)員拉住，如圖所示．設(shè)運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量為65 kg，吊椅的質(zhì)量為15 kg，不計(jì)定滑輪與繩子間的摩擦，重力加速度取g＝10 m/s2 ， 當(dāng)運(yùn)動(dòng)員與吊椅一起以a＝1 m/s2的加速度上升時(shí)，試求：

（1）運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩的力；
（2）運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅的壓力．

Answer 1

【答案】
（1）

設(shè)運(yùn)動(dòng)員和吊椅的質(zhì)量分別為M和m，繩拉運(yùn)動(dòng)員的力為F.以運(yùn)動(dòng)員和吊椅整體為研究對(duì)象，受到重力的大小為(M＋m)g，向上的拉力為2F，根據(jù)牛頓第二定律

2F－(M＋m)g＝(M＋m)a

F＝440 N

根據(jù)牛頓第三定律，運(yùn)動(dòng)員拉繩的力大小為440 N，方向豎直向下。

（2）

以運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，運(yùn)動(dòng)員受到三個(gè)力的作用，重力大小Mg，繩的拉力F，吊椅對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力FN.根據(jù)牛頓第二定律

F＋FN－Mg＝Ma

FN＝275 N

根據(jù)牛頓第三定律，運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅壓力大小為275 N，方向豎直向下。

【解析】(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)員和吊椅的質(zhì)量分別為M和m，繩拉運(yùn)動(dòng)員的力為F.以運(yùn)動(dòng)員和吊椅整體為研究對(duì)象，受到重力的大小為(M＋m)g，向上的拉力為2F，根據(jù)牛頓第二定律
2F－(M＋m)g＝(M＋m)a
F＝440 N
根據(jù)牛頓第三定律，運(yùn)動(dòng)員拉繩的力大小為440 N，方向豎直向下．(2)以運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，運(yùn)動(dòng)員受到三個(gè)力的作用，重力大小Mg，繩的拉力F，吊椅對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力FN.根據(jù)牛頓第二定律
F＋FN－Mg＝Ma
FN＝275 N
根據(jù)牛頓第三定律，運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅壓力大小為275 N，方向豎直向下．
【考點(diǎn)精析】掌握牛頓第一定律是解答本題的根本，需要知道運(yùn)動(dòng)是物體的一種屬性，物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持；定律說明了任何物體都有慣性．