Question

5．某跳水运动员的质量为60kg，在一次10m跳台（即跳台台面距水面10m）的跳水比赛中，当他站在跳台上时，他的重心（A点）离台面1.0m，如图所示，当从跳台上跳起到达最高点时，他的重心（B点）离台面的高度为1.5m，当下落到伸直双臂手触及水面时，他的重心（C点）离水面1.0m，以后由于水对他的阻力作用，他将做减速运动，其重心（D点）下沉的最大深度离水面4.0m．不计空气阻力．求：
（1）运动员从起跳点A到最低点D的过程中，重力对他做了多少功？
（2）运动员的手触及水面时的动能为多少？
（3）水对运动员的平均阻力为多大？

Answer 1

分析 （1）根据题意明确高度，根据重力做功的公式可求得重力的功；
（2）根据机械能守恒定律可求得人到达水面时的动能；
（3）根据动能定理可求得平均阻力．

解答 解：（1）重力做功：
W_G=mg△h_AD=60×10×15=9000J
（2）取C点为0势能面，根据机械能守恒定律：E_B=E_C，即
E_KC=mgh_BC=60×10×10.5=6300J
（3）取C点初状态，D点为末状态，根据动能定理：E_B=E_C，即
W_G-W_f=E_KD-E_KC
60×10×5-f×5=0-6300
f=1860N
答：（1）运动员从起跳点A到最低点D的过程中，重力对他做了9000J的功；
（2）运动员的手触及水面时的动能为6300J；
（3）水对运动员的平均阻力为1860N．

点评 本题考查动能定理及机械能守恒定律的应用，要注意正确分析过程明确物理规律是否适用．