一起幫助喜羊羊和美羊羊解決滑雪問(wèn)題、設(shè)計(jì)滑雪方案吧!

喜灰這部動(dòng)畫(huà)里面涉及了很多體育項(xiàng)目,比如籃球 足球 滑雪等,其中滑雪是美羊羊最喜歡的一項(xiàng)體育項(xiàng)目。但是對(duì)于喜羊羊,要想給她拍攝各種特殊的照片,卻絕非易事,必須要學(xué)好物理才能解決,你能不能幫助他們倆,解決其中的問(wèn)題呢?

這是一個(gè)有關(guān)物理運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的題目,比較有挑戰(zhàn)性,希望各位學(xué)霸們一起解一下這道題,同時(shí)復(fù)習(xí)一下高中物理知識(shí)!運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)可是高考物理的重點(diǎn)內(nèi)容哦!相信你做完這道題后,你的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力一定會(huì)有所提高!(下面的情景是我自己構(gòu)想的)
知識(shí)儲(chǔ)備要求:
必修一:勻變速直線運(yùn)動(dòng)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律
必修二:運(yùn)動(dòng)的合成與分解、拋體運(yùn)動(dòng)、動(dòng)能定理、能量守恒
話不多說(shuō)了,放題!
(本題滿分20分)
美羊羊不僅多才多藝,心靈手巧,還是有名的運(yùn)動(dòng)健將,她最喜歡的運(yùn)動(dòng)就是滑雪、打籃球。這次,她去參加青青草原第五屆冬季運(yùn)動(dòng)會(huì)滑雪比賽,榮獲金牌,成為本屆冠軍,被稱(chēng)為“冰雪女王”。
滑雪場(chǎng)地的簡(jiǎn)化圖如圖所示,首先美羊羊站在傾斜角為37°的斜坡I坡頂A點(diǎn)由靜止開(kāi)始滑下。豎直落差為384m?;叫泵婺┒薆點(diǎn)后進(jìn)入圓弧軌道運(yùn)動(dòng)2s后到達(dá)與斜面末端等高處D點(diǎn)然后騰空飛出,在圓弧軌道BCD運(yùn)動(dòng)過(guò)程中美羊羊因?yàn)榭朔枇ψ龉?.04×10?J,圓弧軌道左右兩段成軸對(duì)稱(chēng),美羊羊騰空飛出時(shí)她下面的地面是斜面斜坡II,其坡面與圓弧末端的切線垂直。美羊羊連同她的裝備總共是50kg,滑雪板與斜坡I的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.125。
喜羊羊和美羊羊是一對(duì)極其要好的朋友,喜羊羊也是美羊羊的最佳助手、搭檔。喜羊羊在美羊羊滑雪過(guò)程中在斜坡II上負(fù)責(zé)攝影記錄美羊羊空中滑雪的精彩瞬間,即距離斜坡II最高處。為了實(shí)現(xiàn)這一目的,喜羊羊決定在美羊羊飛到距離斜坡II最高處E點(diǎn)時(shí)給美羊羊拍照,這需要喜羊羊在美羊羊飛到最高的瞬間兩人保持相對(duì)靜止,且喜羊羊必須保證和美羊羊的連線與斜坡II垂直。一開(kāi)始喜羊羊在加速坡頂端G點(diǎn),被鎖鏈鎖住,當(dāng)美羊羊滑行一段時(shí)間后,喜羊羊的鎖定被解除,由靜止釋放,最后運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)垂直于斜坡II的正下方,給美羊羊拍照。喜羊羊的滑雪板與斜坡II的動(dòng)摩擦因數(shù)為1/3。
參考數(shù)據(jù):sin37°=0.6,cos37°=0.8,tan37°=0.75,g=10m/s2。喜羊羊和美羊羊均可以看作質(zhì)點(diǎn)
圖中的曲線ABCDEF是美羊羊滑雪全過(guò)程的運(yùn)動(dòng)軌跡,直線DF是曲線DEF在斜面上的投影,直線GF是喜羊羊的運(yùn)動(dòng)軌跡。請(qǐng)問(wèn):
(1)美羊羊在達(dá)到B點(diǎn)時(shí)速度有多大?
(2)美羊羊的精彩瞬間距離斜坡II有多高?
(3)喜羊羊應(yīng)該等美羊羊開(kāi)始滑行多長(zhǎng)時(shí)間后立即解除鎖定?
(4)GD長(zhǎng)為多少?
(5)美羊羊在從A到F整個(gè)滑雪過(guò)程一共經(jīng)歷了多長(zhǎng)時(shí)間?其中有多少時(shí)間她可以用于空中飛舞?
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