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12.一次110米 跨栏(共10个栏)比赛中,我国著名田径运动员刘翔跑出12秒88的好成绩.专家将刘翔历次比赛和训练时的图象与数据输入电脑后分析,最快的一个栏周期(从一个栏到另一个栏所用的时间)为0.96秒,从起跑线到第一个栏的距离为13.76米,刘翔这段的最好成绩是2.5秒,最后一个栏到终点线的距离为9.84米,刘翔这段的最好成绩是0.82秒.假设刘翔起跑时先做匀加速直线运动到某一速度,然后一直保持这个速度经过第一栏到最后一栏后,再次做匀加速直线运动冲刺到终点.根据上述数据计算理论上

(1)刘翔110米跨栏的最好成绩.
(2)这种情况下刘翔匀速运动时的速度.
(3)求起跑阶段的加速度和冲刺阶段的加速度.

分析 (1)根据跨栏的最小周期以及起跑阶段和冲刺阶段的最好成绩,求出刘翔110米跨栏的最好成绩.
(2)根据几何关系求出栏与栏之间的距离,结合跨栏的周期求出匀速运动的速度.
(3)根据匀变速直线运动的位移时间公式求出起跑阶段和冲刺阶段的加速度.

解答 解:(1)刘翔110米跨栏的最好成绩t=2.5+0.96×9+0.82s=11.96s.
(2)相邻两个栏的距离${x}_{1}=\frac{110-13.76-9.84}{9}m$=9.6m,
匀速运动的速度v=$\frac{{x}_{1}}{T}=\frac{9.6}{0.96}m/s=10m/s$.
(3)根据$x′=\frac{1}{2}{a}_{1}{{t}_{1}}^{2}$得,起跑阶段的加速度${a}_{1}=\frac{2×13.76}{2.{5}^{2}}≈4.4m/{s}^{2}$.
对于冲刺阶段,有:$x″=v{t}_{2}+\frac{1}{2}{a}_{2}{{t}_{2}}^{2}$,
代入数据解得a2=4.88m/s2.
答:(1)刘翔110米跨栏的最好成绩为11.96s.
(2)这种情况下刘翔匀速运动时的速度为10m/s.
(3)求起跑阶段的加速度和冲刺阶段的加速度分别为4.4m/s2、4.88m/s2.

点评 解决本题的关键理清刘翔在整个过程中的运动规律,结合运动学公式灵活求解,注意10个栏只有9个间隔,不能当作10个间隔去做.

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