Question

某同学利用DIS研究电梯在竖直方向的运动．在电梯中挂一质量为3kg的重物，用力传感器测出悬绳的拉力F，得到如图所示的F-t图象．        
（1）根据图象判断电梯在不同时间段加速度、速度的变化 情况是：A时间段______；B时间段______；C时间段______．
（2）若电梯在t=0时由静止开始运动，请判断电梯的运动 方向，并请叙述理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）重物受两个力，重力和细线的拉力，根据牛顿第二定律列式判断加速度的变化情况，再结合速度和加速度的关系公式分析速度的变化情况；
（2）对重物受力分析，重力和细线的拉力，前5s，合力向上，加速度向上，向上加速运动；5s到15s内合力为零，电梯匀速；15s到20s，合力向下，电梯减速．
解答：解：（1）A时间段：拉力大于重力，故合力向上且先变大后变小，根据牛顿第二定律，加速度先增大后减小，由于加速度与速度一直同方向，故速度不断变大；
B时间段：合力为零，加速度为零，故电梯匀速上升；
C时间段：拉力小于重力，故合力向下且先变大后变小，根据牛顿第二定律，加速度先增大后减小，由于加速度与速度一直反方向，故速度不断减小；
故答案为：加速度先增大后减小，速度变大；匀速运动；加速度先增大后减小，速度减小．
（2）A段超重，加速度向上，又是由静止开始运动的，因此是向上加速运动；
B段重力等于拉力，故向上匀速运动；
C段失重，故减速上升；
故电梯先加速上升，后匀速上升，最后减速上升．
点评：本题关键是根据重物的受力情况，判断出加速度变化的情况，最后结合初始条件得到电梯的运动情况．