Question

11．一個(gè)質(zhì)量為m=40kg的小孩站在電梯內(nèi)的體重計(jì)上，電梯從t=0時(shí)刻由靜止開始上升，t=6S時(shí)剛好停止運(yùn)動(dòng)，在0到6s內(nèi)體重計(jì)示數(shù)F的變化如圖所示．試求：在這段時(shí)間內(nèi)電梯上升的高度是多少？取重力加速度g=10m/s²．

Answer 1

分析 對(duì)小孩受力分析，受重力和支持力，體重計(jì)示數(shù)等于支持力大小，求出各段時(shí)間內(nèi)（加速、勻速、減速）物體的加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求上升的總高度．

解答 解：在0s-2s內(nèi)，電梯做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度為：a₁=$\frac{F-mg}{m}=\frac{440-400}{40}m/{s}^{2}$=1m/s²
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式可得，第一階段位移：h₁=$\frac{1}{2}{a}_{1}{t}_{1}^{2}$=$\frac{1}{2}×1×{2}^{2}m$=2m   
第一階段末速度：v₁=a₁t₁=1×2m/s=2m/s
2s～5s內(nèi)向上以速度v₁做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)公式可得，第二階段位移：
h₂=v₁t₂=2×3m=6m  
在5s～6s內(nèi)以加速度a₂向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律可得，加速度大�。�
a₂=$\frac{mg-F}{m}$=$\frac{400-320}{40}m/{s}^{2}$=2m/s²
第三階段位移：h₃=v₁t₃-$\frac{1}{2}$a₂t₃²=1m
則在這段時(shí)間內(nèi)小孩上升的高度，即電梯上升的高度：
h=h₁+h₂+h₃=2m+6m+1m=9m
答：在這段時(shí)間內(nèi)電梯上升的高度是為9m．

點(diǎn)評(píng) 本題要能從圖象中看出力的變化規(guī)律，受力分析后得出物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解，必要時(shí)可以畫出運(yùn)動(dòng)草圖．