蹦極運動中能量和運動狀態(tài)的變化

1、蹦極運動中能量和運動狀態(tài)的變化海安縣胡集鎮(zhèn)青萍初中 吳開純 郵編226671 蹦極是一項極富刺激而驚險的體育運動，那么蹦極運動的過程中，機械能是怎樣轉(zhuǎn)換的，人的運動狀態(tài)又是如何改變的呢？要研究這個問題，首先讓我們來明確幾個點。第一個點繩子的懸掛點O。第二個點是彈性繩從高處自然下垂時的最低點A，此時繩長為L0，當(dāng)繩長超過該長時，繩子被拉伸。由于此時運動員所受的重力與繩子的拉力相平衡，所以我們將該點叫做平衡點。第三個點是系有運動員的彈性繩從高處自然下垂時，即最后運動員靜止時繩子的下端點所處的位置B點。第四個點是運動員在運動的過程中所能到達的最低點C。有了這四個點，我們的問題就便于討論了。為了使問題

2、簡單化，我們首先假設(shè)運動員在運動的過程中空氣阻力可以忽略不計第一個過程，運動員從跳下到繩子的自然下垂點A。當(dāng)運動員從高處跳下之后，到達A點之前，運動員的高度不斷降低，重力勢能不斷減小，同時動能不斷增大。在此過程中運動員的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為運動員的動能。由于此時彈性繩子并沒有被拉伸，所以運動員并不受到繩子的拉力，在這一過程中運動員只受重力的作用，整個過程運動員向下作勻加速運動。第二個過程，從繩子的自然下垂點A到受力平衡點B。當(dāng)運動員從繩子的自由長度A繼續(xù)向下運動時，此時繩子開始被拉伸，彈性繩子開始對運動員具有向上的拉力，且不斷增大。但在起始階段拉力小于重力，因而運動員此時仍然向下做加速運動，只是

3、加速度在逐漸減小，這個過程一直會持續(xù)到B點，即掛在繩子下的運動員最后靜止是時的位置。這個位置彈性繩對運動員的拉力等于重力，運動員受力平衡，我們將這個位置稱作平衡位置。由以上分析可知，從A點到這個平衡位置，運動員的動能還是在不斷增大，同時繩子的彈性勢能也在增大，只是運動員的高度在降低，運動員的重力勢能在減小。所以在這一過程中運動員的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為自身的動能，一部分轉(zhuǎn)化為彈性繩的彈性勢能。由剛才的分析我們還知道，當(dāng)運動員到達平衡位置B點時，運動員受到的合力為零，即運動員的加速過程宣告結(jié)束，所以到達平衡位置時運動員的速度達到最大。第三個過程從受力平衡點B到最低點C。運動員從受力平衡點繼續(xù)向下運

4、動，繩子的彈力繼續(xù)增大，且大于運動員的重力，此時運動員所受的合力轉(zhuǎn)為向上，因而運動員向下做減速運動，且向下的加速度越來越大。既然運動員向下做減速運動，因此，運動員的動能在不斷減小。而運動員的高度在不斷降低，所以運動員的重力勢能也在不斷減小，那運動員的動能和彈性勢能都減小到哪兒去了，不要忘了，此時繩子依然被繼續(xù)向下拉伸，因此，彈性繩子的彈性勢能在不斷增大。所以，這一階段運動員的動能和重力勢能都轉(zhuǎn)化為彈性繩子的彈性勢能。當(dāng)人到達最低點時，此時人的速度為零，重力勢能最小，繩子的彈性勢能最大。由于人此時所受的繩子的拉力最大且豎直向上，人所受的重力和繩子的拉力的合力最大且向上，人又由靜止開始向上做加速運動，人由最低點上升到最高點的過程中，機械能和人的運動狀態(tài)的改變便很好分析了。機械能和運動狀態(tài)的改變?nèi)缦卤硭荆哼\動路徑OAABBC運動員的動能的變化增加增加減小運動員的重力勢能的變化減少減少減小繩子的彈性勢能為零增加增加機械能的轉(zhuǎn)化重力勢能 動能重力勢能動能和彈性勢能動能和重力勢能彈性勢能運動方向豎直向下豎直向下豎直向下受力方向豎直向下豎直向下豎直向上運動狀態(tài)的改變向下加速加速度不斷減小的加速運動加速度不斷增加的加速運動實際上，在整個運動的過程中，空氣阻力是不可避免的，因而在各個運動的過程中，總有一部分