通過數據分析尋找證據是科學探究過程中的關鍵要素之一。
“蹦極”運動時,在運動員身上裝上傳感器,可以測量運動員在不同位置的速度v以及離開蹦極臺的位移大小l。已知運動員及所帶裝備的總質量為m=60kg,彈性繩原長l0=10m。運動員從蹦極臺由靜止下落,得到如圖所示的v-l圖像。重力加速度g=10m/s2。
(1)請利用v-l圖像上的一組數據初步推斷:運動員下落過程中空氣阻力可以忽略不計。
(2)試估算運動員下落速度最大時繩的彈性勢能Ep。
(3)彈簧是彈性體的一種理想化模型。基于胡克定律可推導出彈簧彈性勢能的表達式為EP=12kx2,式中k為彈簧的勁度系數,x為彈簧的形變量。
a.請利用v-l圖像上的數據初步推斷:該彈性繩是否像彈簧一樣遵循胡克定律?
b.請指出:a問中由于條件所限,沒有考慮哪些因素可能會影響推斷結果的可靠性。
E
P
=
1
2
k
x
2
【答案】(1)根據機械能守恒定律結合圖象可知運動員下落過程中空氣阻力可以忽略不計;
(2)運動員下落速度最大時繩的彈性勢能為2.25×103J;
(3)a.利用v-l圖像上的數據初步推斷該彈性繩不遵循胡克定律;
b.沒有考慮此時彈性繩是否還在彈性限度內,可能會影響推斷結果的可靠性。
(2)運動員下落速度最大時繩的彈性勢能為2.25×103J;
(3)a.利用v-l圖像上的數據初步推斷該彈性繩不遵循胡克定律;
b.沒有考慮此時彈性繩是否還在彈性限度內,可能會影響推斷結果的可靠性。
【解答】
【點評】
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