Question

举重运动是力量和技巧充分结合的体育项目，就“抓”举而言，其技术动作可分为预备、提杠发力、下蹲支撑、起立、放下杠铃等动作，如图所示表示了其中的几个状态．在“提杠发力”阶段，运动员对杠铃施加恒力作用，使杠铃竖直向上加速运动；“下蹲支撑”阶段，运动员不再用力，杠铃继续向上运动，当运动员处于“下蹲支撑”处时，杠铃的速度恰好为零．

（1）为了研究方便，可将“提杠发力”、“下蹲支撑”两个动作简化为较为简单的运动过程来处理，请定性画出相应的速度-时间图象．
（2）已知运动员从开始“提杠发力”到“下蹲支撑”处的整个过程历时0.8s，杠铃总共升高0.6m，求杠铃获得的最大速度．
（3）若杠铃的质量为150kg，求运动员提杠发力时对杠铃施加的作用力大小．

Answer 1

分析：根据题意，可将“提杠发力”、“下蹲支撑”两个动作简化为较为简单的匀加速直线运动和匀减速直线运动过程，并画出图象；匀加速直线运动和匀减速直线运动过程的合位移即图象中的面积，求出v_m；求出上升过程的加速度，由牛顿第二定律可求运动员提杠发力时对杠铃施加的作用力大小．

解答：解：（1）由题意，杠铃先匀加速直线运动后匀减速直线运动故图象为

    （2）设杠铃的最大速度为v_m，加速阶段上升的高度为h₁，时间为t₁；
减速阶段上升的高度为h₂，时间为t₂，全程高度为H，总时间为t．
图中三角形的面积表示杠铃上升的总高度，为：h1+h2=H=

1

2

vmt
可得vm=

2H

t

=

2×0.6

0.8

=1.5m/s
（3）下落为自由落体运动t2=

vm

g

=

1.5

10

=0.15s
       t₁=t-t₂=0.65s
      杠铃加速上升的加速度为：
a1=

vm

t1

=

1.5

0.65

=2.31m/s2
 由牛顿第二定律得：F-mg=ma
求得：F=m（g+a）=150×（10+2.31）N=1846N

点评：考查了牛顿运动定律，实际问题转化为物理问题的技巧，应用物理规律．