Question

如圖所示，一名消防隊員在模擬演習(xí)訓(xùn)練中，沿著長為12m的豎立在地面上的鋼管向下滑．已知這名消防隊員的質(zhì)量為60㎏，他從鋼管頂端由靜止開始先勻加速再勻減速下滑，滑到地面時速度恰好為零．如果他加速時的加速度大小是減速時的2倍，下滑的總時間為3s，g取10m/s²，那么該消防隊員在加速與減速過程中最大速度為________m/s，加速與減速過程中所受摩擦力大小之比為________．

Answer 1

8    1：7
分析：由平均速度公式求解最大速度．根據(jù)速度公式研究加速與減速過程的時間之比．根據(jù)牛頓第二定律研究摩擦力之比．
解答：設(shè)下滑過程中的最大速度為v，則消防隊員下滑的總位移x=，得到v=m/s=8m/s．
設(shè)加速與減速過程的時間分別為t₁、t₂，加速度大小分別為a₁、a₂．
則v=a₁t₁，v=a₂t₂，得到t₁：t₂=a₂：a₁=1：2．
由t₁：t₂=1：2，又t₁+t₂=3s，得到t₁=1s，t₂=2s，a₁==8m/s²，a₂=4m/s²，
根據(jù)牛頓第二定律得
加速過程：mg-f₁=ma₁，f₁=mg-ma₁=2m
減速過程：f₂-mg=ma₂，f₂=mg+ma₂=14m
所以f₁：f₂=1：7．
故答案為：8；1：7
點評：本題運用牛頓第二定律運動學(xué)公式結(jié)合分析多過程問題，也可以采用圖象法分析最大速度，根據(jù)動能定理研究摩擦力關(guān)系．