高一物理

Question

为什么运动员跳水为了保证安全mg（H+h）-fh=0 跳台H 入水深度h

Answer 1

如图，运动员的跳水轨迹为a——b——c——d。运动员在a点的起跳初速度为Vo=0，为了保证安全，运动员在到达水池底d点的末速度也应为Vt=0。若忽略空气阻力，运动员在跳水过程中，受到的外力有重力mg和水的阻力（浮力）f。在a——b——c段，运动员只受重力作用，位移为H，故重力做功为：mgH；在c——d段，运动员同时受重力和水的阻力（浮力）的作用，位移同为h，故两力做功为：mgh-fh。所以在全过程中，和外力所做的功为：W合=mgH+(mgh-fh)=mg（H+h）-fh。又因运动员跳水的初速和末速均为0，故动能的增量为Ek=0。根据动能定理可得：

                        mg（H+h）-fh=0 

另外，还可以用能量守恒的关点来解释：如果在人到达池底之前，重力所做的功能够完全转化为克服水的浮力所做的功，根据能量守恒定律知，此时的人再无能量与池底碰撞，所以是安全的。重力在全过程做功为mg（H+h），克服水的浮力做功为fh，所以mg（H+h）=fh

即mg（H+h）-fh=0。

Answer 2

从跳台到水池低，重力一直做正功，f（浮力）可以认为不变，不考虑进入水中瞬间，浮力做负功，重力做的功必须等于浮力做的功，才能不碰到池低，引发事故

Answer 3

从跳台到水池低，重力一直做正功，f（浮力）可以认为不变，进入水中浮力做负功，重力做的功必须等于浮力做的功，才能不碰到池低，引发事故