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蹦极中的能量转化

  蹦极(Bungee Jumping),是近来新兴的一项非常刺激的户外休闲活动。跳跃者站在约40米以上(相当于10层楼)高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球 <http://baike.baidu.com/view/37167.htm>上, 蹦极把一端固定的一根长长的橡皮条绑在踝关节处然后两臂伸开,双腿并拢,头朝下跳下去。绑在跳跃者踝部的橡皮条很长,足以使跳跃者在空中享受几秒钟的“自由落体 <http://baike.baidu.com/view/600.htm>”。当人体落到离地面一定距离时,橡皮绳被拉开、绷紧、阻止人体继续下落,当到达最低点时橡皮再次弹起,人被拉起,随后,又落下,这样反复多次直到橡皮绳的弹性消失为止,这就是蹦极的全过程。

  如图游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上,另一端固定在高处,从高处跳下。图中O点是游戏者开始时的位置,a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置,b点是游戏者挂在弹性绳下静止时绳下端的位置,c点是他所到达的最低点的位置。

  我们来分析一下,游戏者在下降过程中的能量转化,这个过程中涉及到了人的动能、重力势能和橡皮绳的弹性势能之间的相互转变。

  Oa段,这个过程中橡皮绳还没有发生形变,没有弹性势能,只是人的重力势能和动能之间的相互转变。下降过程中动能增加,重力势能减小,所以Oa段是人的重力势能转化为动能

  b段,橡皮绳的长度变长,弹性势能增加。人的重力势能还是减小,由于在b点时橡皮绳对人的拉力等于人的重力,所以在ab段橡皮绳对人的拉力要小于人的重力,人向下做加速运动,动能增加,所以ab段是人的重力势能转化为人的动能和橡皮绳的弹性势能

  bc段,人的重力势能还是减小,橡皮绳的弹性势能还是增加。但bc段中橡皮绳对人的拉力要大于人的重力,人做减速运动,动能减小,所以bc段是人的重力势能和人的动能转化为橡皮绳的弹性势能

  例题:一情景是一种叫做蹦极的游戏,游戏者将一根有弹性的绳子的一端系在身上,另一端固定在高处,然后从高处跳下,图中,a点是弹性绳吊着游戏者的平衡位置,b点是游戏者所到达的最低点。对于游戏者离开跳台至最低点的这一过程中,下列说法正确的是?????

  A.游戏者的动能一直在增加

  B.游戏者减少的重力势能全部转化为动能

  C.游戏者通过a点之后,绳子才具有弹性势能

  D.游戏者到b点时,他的动能为零

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