解题思路:消防队员和小孩从已知长度的绳子顶端由静止开始先匀加速再匀减速下滑,滑到地面时速度恰好为零.由他加速时的加速度大小是减速时的2倍,下滑的总时间,可求出加速与减速过程的时间之比.在加速过程中由加速时间与加速位移结合牛顿运动定律可求出加速度大小,同理可算出减速过程中的加速度.再根据运动学公式分段求时间,最后求总和即可.
消防队员匀加速下滑,设其加速度大小为a1,根据牛顿第二定律有
mg-μFN1=ma1
a1=6m/s2
设消防队员匀减速下滑的加速度大小为a2,根据牛顿第二定律有
μFN2-mg=ma2
a2=3m/s2
根据匀加速运动规律有
h=[1/2]a1t12
v1=a1t1
根据匀减速运动规律有
h2=v1t2-
1
2a2t22
v=v1-a2t2
由题意知
h=h1+h2
t=t1+t2=5s
答:他们滑至地面所用的时间为5s.
点评:
本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
考点点评: 本题先由静止匀加速,后匀减速到停止.可将匀减速过程看成从静止做匀加速.所以可得出a与t成反比,a与s成反比.