Question

质量为60kg的消防队员，从一根竖直的长直轻绳上由静止滑下，经2.5s落地．轻绳上端有一力传感器，它记录的轻绳受到的拉力变化情况如图甲所地，取g=10m/s²．消防队员下滑过程中：
（1）最大速度和落地速度各是多少？
（2）在乙图中画出v-t图象．

Answer 1

解：（1）该队员先在t₁=1s时间内以a₁匀加速下滑．
然后在t₂=1.5s时间内以a₂匀减速下滑．
在第1s内，由牛顿第二定律得：mg-F₁=ma₁最大速度v_m=a₁t₁
代入数据解得：v_m=4m/s
后1.5s内，由牛顿第二定律得：F₂-mg=ma₂
队员落地时的速度：v=v_m-a₂t₂
代入数据得v=1m/s
（2）图象如图所示：

答：（1）最大速度为4m/s，落地速度为1m/s；
（2）图象如图所示．
分析：根据甲图可知在第一秒内，队员的重力大于轻绳的拉力，队员向下做匀加速直线运动，后1.5s内队员的重力小于轻绳的拉力，队员做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律及运动学基本公式即可解题．
点评：该题要求同学们能根据物体的受力情况分析运动情况，再根据牛顿第二运动定律及运动学规律解题，能从图象中读取有效信息，难度适中．