跳台滑雪是冬奥会的比赛项目之一,如图所示为一简化后的跳台滑雪的雪道示意图.助滑坡由AB和BC组成,AB是倾角为θ=37°的斜坡,BC是半径为R=10m的圆弧面,圆弧面和斜面相切于B,与水平面相切于C,AB竖直高度差h1=35m,竖直跳台CD高度差为h2=5m,跳台底端与倾角为θ=37°的斜坡DE相连.运动员连同滑雪装备总质量为80kg,从A点由静止滑下,通过C点水平飞出,飞行一段时间落到着陆坡上,测得坡上落点E到D点距离为125m(不计空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2).求:(1)运动员到达C点的速度大小;(2)运动员由A滑到C雪坡阻力做了多少功.
问题描述:
跳台滑雪是冬奥会的比赛项目之一,如图所示为一简化后的跳台滑雪的雪道示意图.助滑坡由AB和BC组成,AB是倾角为θ=37°的斜坡,BC是半径为R=10m的圆弧面,圆弧面和斜面相切于B,与水平面相切于C,AB竖直高度差h1=35m,竖直跳台CD高度差为h2=5m,跳台底端与倾角为θ=37°的斜坡DE相连.运动员连同滑雪装备总质量为80kg,从A点由静止滑下,通过C点水平飞出,飞行一段时间落到着陆坡上,测得坡上落点E到D点距离为125m(不计空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2).求:
(1)运动员到达C点的速度大小;
(2)运动员由A滑到C雪坡阻力做了多少功.
答
(1)依据题意,运动员从C点飞出做平抛运动,设C点的速度为v
水平方向:SDEcosθ=v•t
竖直方向:SDEsinθ+h2=
gt21 2
代入解得:v=25m/s
(2)运动员由A滑到C过程,设重力做功为W1,阻力做功为W2
由动能定理可知:W1+W2=△EK
其中:W1=mg(h1+R-Rcosθ),△EK=
mv2−01 2
解得:W2=-4600J
答:
(1)运动员到达C点的速度大小为25m/s;
(2)运动员由A滑到C雪坡阻力做了-4600J的功.
答案解析:(1)运动员过C点水平飞出后做平抛运动,水平位移等于SDEcosθ,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做*落体运动,分别列出两个方向的位移与时间的关系,求解运动员到达C点的速度大小;(2)根据动能定理研究运动员由A滑到C的过程,求解阻力做的功.
考试点:动能定理的应用;平抛运动.
知识点:本题涉及两个过程,平抛运动采用分解的方法研究,动能定理是求解功的一种常用方法.