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为了缩短下楼的时间,消防员往往抱着楼房外的竖直杆直接滑下,设消防员先做自由落体运...

为了缩短下楼的时间,消防员往往抱着楼房外的竖直杆直接滑下,设消防员先做自由落体运动,再以可能的最大加速度沿杆做匀减速直线运动.一名质量 m=65kg的消防员,在沿竖直杆无初速度滑至地面的过程中,重心共下降了h=11.4m,该消防员与杆之间的滑动摩擦力最大可达到fm=975N,消防员着地的速度不能超过v=6m/s.(g=10m/s2)求:
(1)消防员下滑过程中速度的最大值;
(2)消防员下滑过程的最短时间.
(1)消防队员自由下落的末速度最大,根据自由下落的位移和匀减速直线运动的位移为11.4m,以及着地速度不超过6m/s,运用运动学公式求出下落的最大速度. (2)先做自由落体运动,然后以最大加速度做匀减速直线运动,时间最短,根据速度时间公式分别求出自由落体运动时间和匀减速直线运动的时间,从而得出最短时间. 【解析】 (1)队员先做自由落体运动,则有: V2=2gh1…(1) 当速度达到v后开始做匀减速直线运动 V2-v12=2ah2…(2) 由牛顿第二定律 f-mg=ma     解得:a=5m/s…..(3) 又 s=h1+h2…(4) 由(1)(2)(3)(4)式解得 V=10m/s (2)队员下滑过程中有. V=gt1       解得:t1=1s…(5) 而V=V1+at2    解得t2=0.8s…(6) 运动过程中最短时间t t=t1+t2…(7) 由(5)(6)(7)得: t=1.8s 答:(1)该队员下落过程中的最大速度为10m/s. (2)该队员下落过程中的最短时间为1.8s.
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考点分析:
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A.伽利略凭借对生活现象敏锐的观察力和逻辑推理质疑亚里斯多德的观点
B.伽利略提出了“落体运动的速度v与时间t成正比”的观点
C.为“冲淡”重力,伽利略设计用斜面来研究小球在斜面上运动的情况
D.伽利略换用不同质量的小球,沿同一斜面从不同位置由静止释放,并记录相应数据
E.伽利略改变斜面的倾角,重复实验,记录相应数据
F.伽利略通过研究实验数据,初步得出斜面上物体运动的速度与时间成正比的观点
G.伽利略将斜面实验得到的结论推广到斜面的倾角增大到90°,得到了落体运动的规律
(1)与上述过程中B步骤相应的科学探究要素是______
(2)与上述过程中F步骤相应的科学探究要素是______
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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