體育課上,直立起跳是一項(xiàng)常見的熱身運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)員先蹲下,然后瞬間向上直立跳起,如圖1所示。
(1)一位同學(xué)站在力傳感器上做直立起跳,力傳感器采集到的F-t圖線如圖2所示。根據(jù)圖像求這位同學(xué)的質(zhì)量,分析他在力傳感器上由靜止起跳過程中的超重和失重情況。取重力加速度g=10m/s2。

(2)為了進(jìn)一步研究直立起跳過程,這位同學(xué)構(gòu)建了如圖3所示的簡(jiǎn)化模型??紤]到起跳過程中,身體各部分肌肉(包括上肢、腹部、腿部等肌肉)的作用,他把人體的上、下半身看作質(zhì)量均為m的兩部分A和B,這兩部分用一個(gè)勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連。起跳過程相當(dāng)于壓縮的彈簧被釋放后使系統(tǒng)彈起的過程。已知彈簧的彈性勢(shì)能Ep與其形變量Δx的關(guān)系為Ep=12kΔx2。要想人的雙腳能夠離地,即B能離地,起跳前彈簧的壓縮量至少是多少?已知重力加速度為g。
(3)“爆發(fā)力”是體育運(yùn)動(dòng)中對(duì)運(yùn)動(dòng)員身體水平評(píng)估的一項(xiàng)重要指標(biāo),人們通常用肌肉收縮產(chǎn)生的力與速度的乘積來衡量肌肉收縮的爆發(fā)能力,其最大值稱之為“爆發(fā)力”。
某同學(xué)想在家通過直立起跳評(píng)估自己的“爆發(fā)力”,為了簡(jiǎn)化問題研究,他把人離地前重心的運(yùn)動(dòng)看作勻加速直線運(yùn)動(dòng),認(rèn)為起跳時(shí)人對(duì)地面的平均蹬踏力大小等于肌肉的收縮力。他計(jì)劃用體重計(jì)和米尺測(cè)量“爆發(fā)力”,請(qǐng)寫出需要測(cè)量的物理量,并利用這些物理量寫出計(jì)算“爆發(fā)力”的公式。
1
2
【答案】(1)這位同學(xué)的質(zhì)量為60kg,人先失重后超重再失重;
(2)起跳前彈簧的壓縮量至少是;
(3)“爆發(fā)力”的公式為F×v=m′g×。
(2)起跳前彈簧的壓縮量至少是
3
mg
k
(3)“爆發(fā)力”的公式為F×v=m′g×
2
gh
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:142引用:1難度:0.5
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