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蹦牀運動中的物理知識

發佈時間:2017-02-12 點擊數: 字號:- 小 + 大【收藏】【打印文章】

蹦牀運動中的物理知識

泰州二中 孫娟

一、教學目標:

1.讓學生對蹦牀進行觀察,知道蹦牀是由彈簧組成的,要求運用所學知識,指出彈簧中所蘊藏的力學及能量學知識,比較系統地寫出總結報告。

2.組織學生觀看蹦牀運動比賽,瞭解在蹦牀運動項目中涉及到的物理知識。

二、教學內容:

蹦牀運動是居健身,娛樂,觀賞和競技於一身的綜合性運動項目,在娛樂的同時對人的身體具有很大幫助 。蹦牀運動中蘊含很多物理知識。

1.蹦牀運動中的動力學知識

蹦牀運動員先通過雙腳給蹦牀一個向下的彈力,蹦牀反作用於運動員一個向上的彈力,這時運動員受到兩個力,一個是向下的自身的重力,一個是向上的彈力,因爲一開始彈力比較大,兩者的合力向上,所以產生向上的加速度,使運動員由靜力止向上加速運動,隨着彈簧的形變量越來越小,彈力也越來越小,當彈力比重力還小時,合力向下,運動員向上減速。運動員脫離蹦牀後,如果忽略空氣阻力,則只受重力作用,根據牛頓第二定律,這時加速度向下,運動員繼續向上做減速運動,直到速度減爲零。此時運動員懸在高空中,只受重力,這時的加速度向下,運動員開始向下做加速運動。當運動員接觸彈簧後,運動員又受到了兩個力,彈力和重力的作用,一開始彈力比較小,合力向下,加速度向下,運動員向下加速運動,隨着彈簧的形變量越來越大,彈力也越來越大,當彈力增加到比重力還大時,合外力向上,加速度向上,運動員開始向下做減速運動,直到速度減爲零。以後從開始重複新一輪的循環。

例題1一位蹦牀運動員僅在豎直方向上運動,蹦牀對運動員的彈力F隨時間t的變化規律通過傳感器用計算機繪製出來,如圖所示.設運動過程中不計空氣阻力,g10m/s2.結合圖象,試求:



1)運動員的質量;
2)運動過程中,運動員的最大加速度;

3)運動員離開蹦牀上升的最大高度.

解:(1)由圖分析可知:運動員的重力等於500N,則運動員質量爲m=50kg 
2)由圖讀出彈力的最大值爲Fm=2500N根據牛頓第二定律得:Fm-mg=mam,運動員的最大加速度am=-g=40m/s2
    3)由圖讀出運動員在空中運動的時間爲T=8.4s-6.8s=1.6s
   根據對稱性可知:下落時間爲t==0.8s
   所以運動員離開蹦牀上升的最大高度h=gt2=3.2m

2.蹦牀運動中的能量轉化

蹦牀運動中涉及的能量轉化過程很多,在蹦牀運動的不同過程中,能量轉化過程是不同的。

運動員在向下蹬牀時是重力勢能和體內的化學能轉化爲彈性勢能,在彈起過程中是彈性勢能轉化爲動能和重力勢能,脫離蹦牀向上彈出的過程,是動能轉化爲重力勢能,向下落但未接觸蹦牀過程中時重力勢能轉化爲動能,下落接觸蹦牀後到速度爲零過程中,動能和重力勢能又轉化爲彈性勢能。

例題2:運動員從蹦牀上彈起後在空中向上運動的過程中,其動能和重力勢能的變化是

A.重力勢能增大,動能減小             B.重力勢能增大,動能增大

C.重力勢能減小,動能減小             D.重力勢能減小,動能增大

解:運動員從蹦牀彈起後向上運動的過程中,質量不變,高度增大,重力勢能

增大;速度減小,動能減小.
故選A

蹦牀運動中涉及的物理學知識還很多,比如功能知識,比如如果考慮空氣阻力如何解釋等等。希望同學們課後查閱相關資料,比較系統地歸納總結一下,寫一份研究性報告。

(編輯:guoting)

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