据报道,一儿童玩耍时不慎从H=45m高的阳台上无初速掉下,在他刚掉下时恰被楼下一管理员发现,该管理员迅速由静止冲向儿童下落处的正下方楼底,准备接住儿童.已知管理员到楼底的距离为18m,为确保安全能稳妥接住儿童,管理员将尽力节约时间,但又必须保证接儿童时没有水平方向的冲击(管理员末速度为0),不计空气阻力,将儿童和管理员都看做质点,设管理员奔跑过程中只做匀速或匀变速运动,g取10m/s2.问:(1)管理员至少用多大的平均速度跑到楼底?(2)若管理员在加速或减速的加速度大小相等,且最大速度不超过9m/s,求管理员奔跑时加速度需满足什么条件?

问题描述:

据报道,一儿童玩耍时不慎从H=45m高的阳台上无初速掉下,在他刚掉下时恰被楼下一管理员发现,该管理员迅速由静止冲向儿童下落处的正下方楼底,准备接住儿童.已知管理员到楼底的距离为18m,为确保安全能稳妥接住儿童,管理员将尽力节约时间,但又必须保证接儿童时没有水平方向的冲击(管理员末速度为0),不计空气阻力,将儿童和管理员都看做质点,设管理员奔跑过程中只做匀速或匀变速运动,g取10m/s2.问:
(1)管理员至少用多大的平均速度跑到楼底?
(2)若管理员在加速或减速的加速度大小相等,且最大速度不超过9m/s,求管理员奔跑时加速度需满足什么条件?

(1)儿童下落的时间为t
  H=

1
2
gt2   t=3s
他要能接住儿童,奔跑的时间要小于3s
由x=vt,v=6m/s
故管理员的平均速度至少为6m/s.
(2)设管理员的加速度为a
时间t1+t2+t3=3s
位移s1+s2+s3=18m
t1t3
vm
a

s1s3
vm2
2a

s2=vmt2
由上可得a=9m/s2
故加速度应满足a≥9m/s2
答案解析:(1)儿童掉下做*落体运动,可以通过*落体的位移公式求出时间,根据时间再求管理员的最小平均速度.
(2)管理员先加速到速度最大,再匀速,再减速到0,抓住三段时间和等于*落体的时间,三段位移和等于管理员到楼底的距离,求出最小加速度.
考试点:*落体运动;平均速度.
知识点:解决本题的关键抓住小孩*下落的时间和管理员运动的时间相等,灵活运用运动学公式求解.