如图1所示,运动员做“蹲跳起”动作,离开地面的瞬间,全身绷紧,之后离开地面的最大高度为H。设重力加速度为g,不计空气阻力。

(1)求运动员离开地面瞬间的速度。
(2)地面是不会对人做功的,那么人是如何获得机械能的呢?为了解释这个问题,小亮同学构建了如下模型:
如图2所示,将人的上半身和下半身分别看作质量为m1和m2的物块,上、下半身间的作用力看成物块间竖直轻弹簧的弹力。将m1从平衡位置向下压距离h,表示人“蹲下”;然后松手,m1向上运动,表示人“站起”;当m1回到平衡位置时,突然将弹簧的长度锁定,m2被带离地面,表示人“跳起”。
试结合这一模型,计算运动员在“站起”过程中至少要做多少功。
(3)如图3所示的是立定跳远动作分解图,有一个动作要领是起跳过程中要大幅度摆臂,且离开地面前瞬间手臂向前甩。将人的手臂和其他部位看成两个部分,试从物理的角度解释起跳时摆臂的原因。

【答案】(1)运动员离开地面瞬间的速度为。
(2)运动员在“站起”过程中至少要做功为m1gh+gH。
(3)见解析。
2
g
H
(2)运动员在“站起”过程中至少要做功为m1gh+
(
m
1
+
m
2
)
2
m
1
(3)见解析。
【解答】
【点评】
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