Question

（10分）在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神。为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化。一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示。设运动员的质量为60kg，吊椅的质量为10kg，当运动员与吊椅一起正以加速度上升时，（不计定滑轮与绳子间的摩擦，不计空气阻力，重力加速度。）试求

（1）运动员竖直向下拉绳的力；

（2）吊椅对运动员的支持力。

 

Answer 1

【答案】

（1）     （2） 

【解析】解法一：（1）设运动员受到绳向上的拉力为F，由于跨过定  滑轮的两段绳子拉力相等，吊椅受到绳的拉力也是F。对运动员和吊椅整体进行受力分析如图所示，则有：

    ①   3分

                      1分

由牛顿第三定律，运动员竖直向下拉绳的力

    ②   1分

（2）设吊椅对运动员的支持力为F_N，对运动员进行受力分析如图所示，则有：

③  3分

     ④    1分

解法二：设运动员和吊椅的质量分别为M和m；运动员竖直向下的拉 力为F，对吊椅的压力大小为N。

根据牛顿第三定律，绳对运动员的拉力大小为F，吊椅对运动员的支持力为N。分别以运动员和吊椅为研究对象，根据牛顿第二定律

                      ① 3分

                      ② 3分

由①②得                               1分

由牛顿第三定律，运动员竖直向下拉绳的力

                               1分

                              1分

本题考查连接体的整体隔离问题，先以任何托盘为一个整体，受力分析，根据牛顿第二定律列公式，再以人为研究对象，根据牛顿第二定律列式求解