2019-2020年高考物理 有關過山車的幾個典型例題 新人教版.doc
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2019-2020年高考物理 有關過山車的幾個典型例題 新人教版 例題1 目前，滑板運動受到青少年的追捧。如圖是某滑板運動員在一次表演時的一部分賽道在豎直平面內(nèi)的示意圖．賽道光滑，F(xiàn)GI為圓弧賽道，半徑R=6.5m，C為最低點并與水平賽道BC位于同一水平面，KA、DE平臺的高度都為h=1.8m。B、C、F處平滑連接?；錫和b的質(zhì)量均為m，m=5kg，運動員質(zhì)量為M，M=45kg。 表演開始，運動員站在滑板b上．先讓滑板a從A點靜止下滑，t1=0.1s后再與b板一起從A點靜止下滑。滑上BC賽道后，運動員從b板跳到同方向運動的a板上，在空中運動的時間t2=0.6s(水平方向是勻速運動)。運動員與a板一起沿CD賽道上滑后沖出賽道，落在EF賽道的P點，沿賽道滑行，經(jīng)過G點時，運動員受到的支持力N=742.5N。(滑板和運動員的所有運動都在同一豎直平面內(nèi)，計算時滑板和運動員都看作質(zhì)點，取g=10m/s2) (1)滑到G點時，運動員的速度是多大? (2)運動員跳上滑板a后，在BC賽道上與滑板a共同運動的速度是多大? (3)從表演開始到運動員滑至I的過程中，系統(tǒng)的機械能改變了多少？ 考點分析 本題考查了牛頓第二定律，機械能守恒定律，動量守恒定律和運動學知識，運動過程較復雜。 解題思路 (1)在G點，運動員和滑板一起做圓周運動，設向心加速度為a向，速度為vG，運動員受到重力Mg、滑板對運動員的支持力N的作用， 則 N-Mg=Ma向 ① a向= ② N-Mg=M ③ ④ vG=6.5m/s ⑤ {2)設滑板a由A點靜止下滑到BC賽道后速度為v1，由機械能守恒定律有 ⑥ ⑦ 運動員與滑板b一起由A點靜止下滑到BC賽道后．速度也為v1。 運動員由滑板b跳到滑板a，設蹬離滑板b時的水平速度為v2，在空中飛行的水平位移為s， 則s=v2t2 ⑧ 設起跳時滑板a與滑板b的水平距離為s0， 則s0=v1t1 ⑨ 設滑板a在t2時間內(nèi)的位移為s1， 則 s1=v1t2 ⑩ s=s0+s1 即v2t2=v1(t1+t2) 運動員落到滑板a后，與滑板a共同運動的速度為v，由動量守恒定律有 mv1+Mv2=(m+M)v 由以上方程可解出 代人數(shù)據(jù)，解得v=6.9m/s (3)設運動員離開滑板b后．滑扳b的速度為v3， 有Mv2+mv3=(M+m)v1 可算出v3=-3m/s，有|v3|=3m/s
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