Question

如圖是某人在一次乘電梯向上運(yùn)動(dòng)的v-t圖象．已知g=10m/s²，請(qǐng)根據(jù)圖象回答下列問(wèn)題．
（1）請(qǐng)簡(jiǎn)要描述整個(gè)運(yùn)動(dòng)的加速度情況；
（2）請(qǐng)計(jì)算整個(gè)運(yùn)動(dòng)的總位移有多大；
（3）在電梯運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，將體重計(jì)放在電梯的水平地板上，人站在體重計(jì)上不動(dòng)．已知人的質(zhì)量是50kg，那么，在0～3s內(nèi)體重計(jì)的示數(shù)應(yīng)該是多少；
（4）若在第3s末，人從距電梯地板1.8m處自由釋放一個(gè)小鋼球，試計(jì)算小鋼球經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間落到電梯的地板上．

Answer 1

【答案】分析：要描述整個(gè)運(yùn)動(dòng)的加速度情況，需要利用速度圖象求出物體運(yùn)動(dòng)的加速度；速度圖象與時(shí)間軸圍成的面積代表物體位移的大小：體重計(jì)的示數(shù)等于人對(duì)體重計(jì)的壓力除以當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度�?br />要求小鋼球落到電梯地板上的時(shí)間，需要知道電梯和小球遵循的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及兩物體的相對(duì)位移．
解答：解：（1）速度圖象的斜率等于物體的加速度，
故由速度圖象可知物體在0～3s內(nèi)做加速度a₁===1m/s²
故物體在0～3s內(nèi)做初速度為0加速度為1m/s²有加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．
物體在3s～8s內(nèi)速度保持不變，即做做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；
物體在8s～10s內(nèi)做加速度a₂===-1.5m/s²
負(fù)號(hào)表示物體做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．
（2）由于速度v＞0，故人始終向上運(yùn)動(dòng)，
根據(jù)速度時(shí)間圖象與時(shí)間軸圍成的面積等于物體的位移，可知整個(gè)運(yùn)動(dòng)的總位移
x_總=（5+10）×3=×（5+10）×3=22.5m
（3）在0～3s對(duì)人進(jìn)行受力分析如圖：
據(jù)牛頓第二定律，有：
N-mg=ma₁
故人所受的支持力為
N=mg+ma₁=550N，
故體重計(jì)示數(shù)為==55kg．
（4）方法一：因球開(kāi)始下落前球與電梯具有相同的速度，即小球相對(duì)于電梯靜止，而小球開(kāi)始下落后由于電梯仍做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，
所以以電梯做為參照系小鋼球仍可看成自由落體運(yùn)動(dòng)．
由h=gt²
解得：t=0.6s
所以，小鋼球經(jīng)過(guò)0.6s落到電梯的地板上．
方法二：小球由靜止釋放后小相對(duì)于地面做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，而電梯仍做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．
以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，則小球相對(duì)于地面的位移
x₁=vt-gt²
以電梯為研究對(duì)象，則電梯相對(duì)于地面的位移
x₂=vt
小球相對(duì)于電梯的位移
x=x₂-x₁==1.8
解得t=0.6s
故小球經(jīng)過(guò)0.6s落到電梯的地板上．
點(diǎn)評(píng)：求解追及相遇問(wèn)題，主要是理清兩物體之間的速度關(guān)系，位移關(guān)系，以及時(shí)間關(guān)系．