解题思路:(1)根据几何关系求出BC的高度差,再对AC运用动能定理,求出运动员到达C点的速度大小.
(2)运动员在C点受到重力和支持力,两个力的合力提供圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律求出支持力的大小,从而根据牛顿第三定律求出运动员对轨道的压力.
(3)运动员通过C点做平抛运动,抓住运动员落在斜面上水平方向和竖直方向上的位移关系求出运动的时间.
(1)A→C过程,由动能定理得
mg(h1+△h)=[1/2]mυC2
△h=R(1-cosθ)
联立两式代入数据解得:υC=14m/s
(2)在C点,由牛顿第二定律有NC-mg=m
υc2
R
得NC=mg+m
vc2
R=3936N
由牛顿第三定律知,运动员在C点时轨道受到的压力N=3936N.
(3)设在空中飞行时间为t,则有[1/2]gt2-h2=υCt•tanθ
∴t=2.5s(另一解t=-0.4s舍去)
答:(1)运动员到达C点的速度υC大小为14m/s.
(2)运动员经过C点时轨道受到的压力N的大小为3936N.
(3)运动员在空中飞行的时间t为2.5s.
点评:
本题考点: 动能定理的应用;牛顿第二定律;向心力.
考点点评: 本题综合考查了定能定理、牛顿第二定律,同时本题又是一个多过程问题,关键理清物体的运动,选择合适的规律进行求解.