与人运动有关的功和功率估算题
3页1、与人运动有关的功和功率估算题江苏沛县张街中学 张振楼著名美国物理学家费米,身在基地用一把碎纸片从头顶撒落下来,估算出了远离基地试 爆的第一枚原子弹的爆炸力,一时传为佳话,誉为神奇。费米的估算显示了他对这个估算问 题实质的深刻理解和灵活简单的处理方法。中考估算试题,主要考查同学们的生活经验及认 识周围物理现象的能力。估算题对结果不要求精确,只要求合理。由于估算题大多来源于生 活,联系实际,比如我们这里学习的功和功率,我们的一举一动,走路、跑步、跳绳、上楼 梯、做引体向上,都要做功,都可以估算这些活动的功和功率。从这样一些简单例子入手, 关注生活、生产中的问题,能使我们学到的物理知识成为解决实际问题的利器,而不再感到 物理高深莫测。一、估测上楼功率王小虎同学听到上课铃响了,他一口气从一楼跑到三楼,所用时间为10s。那么他上楼过程中,克服自己重力做功的功率最接近下面哪个值( )A3WB30WC300WD3000W解析:实验过程中涉及到对楼层高度和体重的估测。估测功率首先要熟悉功率跟哪些因素有关,根据公式可知,要求功率就必须知道做的功W和所用时间t,时间已知为10s,先估算出学生的质量约为50
2、婕,体重约为500N,再估算一楼到三楼的高度约为6m,由得出 功 率约 为 300W, 或估算出 上楼速度10s,由P=Fv =处,得出功率也最接近几百瓦。解题时要注意一楼到三楼的高度只有两个楼层 高。答案:选 C。二、估测引体向上的最大功率例 2 小云想粗略地测算自己在单杠上做引体向上运动的功率,如图1 所示,他使用尺 量出握拳时手臂的长度,并测出自己连续拉上去的次数和时间填入下表,请在空格处补上相 应的数据。图1臂长L/m体重G/N拉上去的次数克服重力所做的功W/J时间t/s功率P/W0. 6500512解析:试题没有单纯考概念的表述形式或公式,而是创设一个具体情境考查知识的灵活应用。从图中可以看出,小云每次上升的高度h约为一个臂长,即约0. 6m。所以每拉高一次做的功大约是 = = 500NX 6m = 30J,总共做了大约 = 5X3OOJ = 15001的功,功率大约是塹严5t 12s答案:125W三、估测举重的最大功率例3 如图 2 所示,为某举重运动员在0. 5s 内由支撑到起立将杠铃举起过程中拍摄的 两张照片,杠铃的质量为100kg,则杠铃重为N。已知照片中杠铃的实际直
3、径是40cm,根据照片可算出该运动员在上述过程中对杠铃做功的平均功率约为W0(g取10N/kg)图2图3起立zzxzz/z Af /f犬致在55-65 cm解析:由公式可知,必须估测出杠铃的举高高度。而估测举高高度并不是凭空臆想,而是要根据图中提供的信息去比照,去推断出待测事物的大致情况,在这里对 我们有用的信息是杠铃直径。此题我们可通过作出类似图3的辅助线,估算出举高高度大致 在5565 cm之间。由已知的事物,去推断未知事物的状况,不仅在学习的过程中有着广泛 的应用,而且在解决实际问题的过程中,也同样有着十分重要的作用。答案:100N;在11001300W之间都算正确。四、估测跳绳的功率例 4 跳绳是冬季的一种健身运动,旁人看起来似乎很简单,然而亲自跳起来就会感到 运动量是相当大的。有位同学对此作了专门研究:跳绳者的质量m=50kg,跳绳者的重心高 度随时间变化的情况如图4所示。根据所给条件可估算出此跳绳者在lmin内克服重力做功 的平均功率为( )A16875WB135WC75WD675W解析:人跳绳时是克服体重做功,从图中可以看出每起跳一次,人的重心上升0. 09m,时间为14 S- S315丿每次做功吧二朋=观防1血隹驴0.0汕=4刃。分析图知:腾空一次用1护,落地1411SS +S = S,即,每完成一个动作用时H 3,所以lmin可完成p=JF = mx45J=13W180个动作。故 驱答案:选 B。点拨:这里的平均功率类似我们说的平均速度,不要减去停顿时间。解答估算题重要的是从估算你熟悉的物理量入手,再结合相关公式,推算出你所不熟悉 的物理量。“估”是十分重要的环节,在“估”的过程中一定要注意以下几方面的问题:(1) “估算”时要依据平时生活的经验积累,尽可能地利用一些属于常识的量,做到与生活实际 相符合;(2)挖掘题中的隐含条件,代人“关系式”中估算出最接近的值;(3)用排除法 将明显的不符的数据排除。
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