Question

5．某跳水運(yùn)動員的質(zhì)量為60kg，在一次10m跳臺（即跳臺臺面距水面10m）的跳水比賽中，當(dāng)他站在跳臺上時，他的重心（A點(diǎn)）離臺面1.0m，如圖所示，當(dāng)從跳臺上跳起到達(dá)最高點(diǎn)時，他的重心（B點(diǎn)）離臺面的高度為1.5m，當(dāng)下落到伸直雙臂手觸及水面時，他的重心（C點(diǎn)）離水面1.0m，以后由于水對他的阻力作用，他將做減速運(yùn)動，其重心（D點(diǎn)）下沉的最大深度離水面4.0m．不計(jì)空氣阻力．求：
（1）運(yùn)動員從起跳點(diǎn)A到最低點(diǎn)D的過程中，重力對他做了多少功？
（2）運(yùn)動員的手觸及水面時的動能為多少？
（3）水對運(yùn)動員的平均阻力為多大？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意明確高度，根據(jù)重力做功的公式可求得重力的功；
（2）根據(jù)機(jī)械能守恒定律可求得人到達(dá)水面時的動能；
（3）根據(jù)動能定理可求得平均阻力．

解答 解：（1）重力做功：
W_G=mg△h_AD=60×10×15=9000J
（2）取C點(diǎn)為0勢能面，根據(jù)機(jī)械能守恒定律：E_B=E_C，即
E_KC=mgh_BC=60×10×10.5=6300J
（3）取C點(diǎn)初狀態(tài)，D點(diǎn)為末狀態(tài)，根據(jù)動能定理：E_B=E_C，即
W_G-W_f=E_KD-E_KC
60×10×5-f×5=0-6300
f=1860N
答：（1）運(yùn)動員從起跳點(diǎn)A到最低點(diǎn)D的過程中，重力對他做了9000J的功；
（2）運(yùn)動員的手觸及水面時的動能為6300J；
（3）水對運(yùn)動員的平均阻力為1860N．

點(diǎn)評 本題考查動能定理及機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用，要注意正確分析過程明確物理規(guī)律是否適用．