Question

质量为50kg的运动员练习10m跳台跳水，某次向上跃起后在空中的最高点A距水面的高度为10.6m，如图所示，运动员进入水中的最大深度为3m，ρ_人=ρ_水=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg（不考虑人的身高）．
（1）请说出运动员向上跃起后在空中的两个运动过程及每个过程的能的转化．
（2）根据以上数据，求出尽可能多的不同类型的物理量（求出四个不同类型的物质量可得满分）．

Answer 1

解：（1）运动员上升过程中，速度变小动能变小，但所处高度增加重力势能增加，属于动能转化为重力势能；
运动员在下降过程中，所处高度减小重力势能减小，但速度变大动能变大，属于重力势能转化为动能；
（2）我们知道人的质量和密度可以用公式V=求出人的体积，得出人的体积可以用公式F_浮=ρ_水gV求出人完全浸没在水中受到的浮力；我们知道人的质量还可以用公式G=mg求出人的重力，得出人的重力还可以用公式W=Gh求出从最高点到水面重力做功．
故答案：
（1）两个运动过程为：
a．从跳台上升到最高点（或运动员的上升过程），动能转化为势能；
b．从最高点落向水面（或运动员的下降过程）势能转化为动能．
（2）所求的物理量：
a．人的体积：
b．人的重力：G=mg=50kg×10N/kg=500N
c．从最高点到水面重力做功：W=Gh=mgh=50kg×10N/kg×10.6m=5300J
d．人完全浸没在水中受到的浮力F_浮=ρ_水gV=1.0×10³N/m³×10N/kg×0.05m³=5×10²N
分析：（1）我们可以从影响能量大小的因素来分析能量的变化，找到能量转化的方向．
（2）整理已知条件，结合所学的公式，找出能够求解的物理量．
点评：本题通过一个具体实例考查了多方面的物理知识，综合性较强，对学生的知识和能力都有较高的要求．要注意合理地构建物理模型，灵活地选择物理规律和公式解答问题．