Question

9．據(jù)統(tǒng)計人在運動過程中，腳底在接觸地面瞬間受到的沖擊力是人體自身重力的數(shù)倍．為探究這個問題，實驗小組同學(xué)利用落錘沖擊的方式進行了實驗，即通過一定質(zhì)量的重物從某一高度自由下落沖擊地面來模擬人體落地時的情況．重物與地面的形變很小，可忽略不計．g取10m/s²．下表為一次實驗過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)．

重物（包括傳感器）的質(zhì)量m/kg	8.5
重物下落高度H/m	0.45
重物反彈高度h/m	0.20
重物與地面接觸時間t/s	0.1

（1）請你選擇所需數(shù)據(jù)，計算在重物與地面接觸過程中，重物受到的地面施加的平均作用力的大�。�
（2）如果人從某一確定高度由靜止豎直跳下，為減小腳底在與地面接觸過程中受到的沖擊力，可采取什么具體措施，請你提供一種可行的方法并說明理由．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)速度位移公式分別求出重物著地的速度和反彈的速度，結(jié)合動量定理求出重物受到的地面施加的平均作用力的大小．
（2）根據(jù)動量定理分析減小作用力的具體措施．

解答 解：（1）重物落地前瞬間的速度${v}_{1}=\sqrt{2gH}$=$\sqrt{2×10×0.45}$m/s=3m/s，
重物反彈的速度${v}_{2}=\sqrt{2gh}=\sqrt{2×10×0.2}$m/s=2m/s，
規(guī)定向上為正方向，根據(jù)動量定理得，（F-mg）t=mv₂-（-mv₁），
解得F=$\frac{m{v}_{2}+m{v}_{1}}{t}+mg$=$\frac{8.5×5}{0.1}+85$N=510N．
（2）為減小腳底在與地面接觸過程中受到的沖擊力，可以延長與地面接觸的時間，比如曲腿．
答：（1）重物受到地面施加的平均作用力大小為510N．
（2）延長與地面的作用時間，可以減小沖擊力．

點評 本題考查了動量定理在實際生活中的運用，知道合力的沖量等于動量的變化量，本題中運用動量定理解題時，不能忽略重物的重力．