吴永圣
蹦极是近年来新兴的一项非常刺激的户外休闲活动.跳跃者站在约40m以上高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上,把一端固定的一根長长的橡皮条绑在踝关节处,然后两臂伸开,双腿并拢,头朝下跳下去.绑在跳跃者踝部的橡皮条很长,足以使跳跃者在空中享受几秒钟的“自由落体”.当人体落到离地面一定距离时,橡皮绳被拉开、绷紧、阻止人体继续下落,当到达最低点时橡皮再次弹起,人被拉起,随后,又落下,这样反复多次,直到橡皮绳的弹性消失为止.这就是蹦极的全过程.
近几年来,蹦极的问题不断出现在各地的中考试题中,成为学生答题的难点,得分率较低.主要表现在:对蹦极运动过程不熟悉,对跳跃者的受力情况不清楚,速度的变化情况不明.
下面举例详解蹦极的全过程中的受力情况,速度变化情况.
例1蹦极是一项极限体育运动,如图1,A点为最高点、B点为弹性绳自然伸长的位置,蹦极人在C点受弹性绳的弹力与自身重力相等,D点是能下落到的最低点.在蹦极人从A点下落到D点的过程中,(填“B”、“C”或“D”)点动能最大.在这个过程中,减小的重力势能都转化为能.(不计空气阻力)
解析:人由A点到B点的过程中,做的是自由落体运动.在此过程中,人只受重力作用,速度越来越大.人由B到C的过程中,由于弹性绳发生弹性形变,人在竖直方向上受到重力和绳的拉力,在没有达到C点前,重力大于拉力,合力方向向下,与运动方向相同,速度仍然在变大(vC>vB),到达C点时人受到的拉力与重力是一对平衡力,速度达到了最大值.过了C点后,人受到的拉力大于重力,减速,到D点速度为零.有了这样的基本分析后,上述问题就可迎刃而解.在C点速度达到最大值,此时人的质量不变,动能最大.到D点时速度为零,动能为零,减小的重力势能转化为弹性势能.
例2图2所示是蹦极的示意图,A点是弹性绳自然下垂时绳端的位置,B点是蹦极者速度最大的位置,C点是蹦极者下降最低点.下列说法正确的是().
A.蹦极者从A点到C点过程中动能逐渐增大
B.蹦极者从A点到B点的过程中,动能逐渐减小
C.从A点到B点,蹦极者的动能转化为绳的弹性势能
D.从B点到C点,蹦极者的动能和重力势能转化为绳的弹性势能
解析:A点的速度大于C点速度,所以A点到C点过程中动能不可能逐渐增大,所以A错.B点的速度最大,所以动能最大,所以B错.人由A点到b点的过程中,速度变大,动能是增加的,所以不可能是动能转化为弹性势能,所以C错.B点到C点,速度减小,高度降低,动能减小,重力势能减小,减小的动能和重力势能转化为绳的弹性势能.答案为D.
例3在体操比赛的“鞍马”项目中,运动员上“马”前要踩踏板,如图3.当脚接触跳板M直至弹簧K被压缩至最短的过程中,下列有关运动员动能变化情况正确的是().
A. 先增大后减小B. 由零不断增大
C. 先减小后增大D. 不断减小
解析:此题虽然不是蹦极问题,但和蹦极问题分析的方法是一样的.当脚接触跳板M直至弹簧K被压缩至最短的过程中,分为两个阶段:①当向下的压力大于弹力时,合力方向向下,做加速运动,即速度越来越大,此过程中动能增大;②当向下的压力小于弹力时,合力方向向上,做减速运动,即速度越来越小,直至为0,动能逐渐减小.因此动能先增大后减小.答案为A.
总之,中考的题型是千变万化的.只要把握住解决问题的关键,就能举一反三,所有的问题都会迎刃而解.