Question

18．快步行走是現(xiàn)在流行的一種健身方式，為量化健身效果，行走時(shí)人們往往佩戴記錄器．圖中是小軍爸爸鍛煉時(shí)隨時(shí)攜帶的計(jì)步器，由于佩戴前要提前輸入鍛煉者的身高和步幅，所以小軍考慮計(jì)步器應(yīng)該是根據(jù)人們行走時(shí)候重心的高度變化次數(shù)來(lái)記錄行走的步數(shù)．
（1）小軍爸爸質(zhì)量是70kg，行走時(shí)重心高度會(huì)變化5cm，請(qǐng)你計(jì)算小軍爸爸每走一步要克服重力所做的功；（g取10N/kg）
（2）某次鍛煉小軍爸爸行走了1.5h，行走步數(shù)記錄在圖中所示的計(jì)步器上，假設(shè)其步幅為60cm，則小軍爸爸快步行走時(shí)的速度大約時(shí)多少？
（3）小軍爸爸這次鍛煉時(shí)克服重力做功的功率大約時(shí)多少？
（4）根據(jù)學(xué)過(guò)的物理知識(shí)，善于思考的小軍認(rèn)為行走時(shí)人們除了要克服重力做功外，還會(huì)因?yàn)楣┤梭w各項(xiàng)生命活動(dòng)所需消耗大量能量，所以行走時(shí)功率會(huì)更大．

Answer 1

分析 （1）已知小軍爸爸的質(zhì)量，根據(jù)公式G=mg可求他的重力；再利用公式W=Gh求出做的功；
（2）由計(jì)步器可知行走步數(shù)為110258，已知一步的距離，可求10258步的距離，知道時(shí)間，利用速度公式v=$\frac{s}{t}$可求快步步行的速度；
（3）已知步行時(shí)間和行走步數(shù)，可求行走時(shí)重心高度會(huì)變化5cm所用的時(shí)間，然后利用P=$\frac{W}{t}$求出鍛煉時(shí)克服重力做功的功率；
（4）人體的好多器官活動(dòng)時(shí)都需要消耗能量．

解答 解；（1）小軍爸爸的重力：G=mg=70kg×10N/kg=700N，
小軍爸爸每走一步要克服重力所做的功：W=Gh=mgh=700N/kg×0.05m=35J；
（2）步行距離s=0.6m×10258=6154.8m，
他的步行速度為：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{6154.8m}{1.5×3600s}$≈1.1m/s；
（3）重心高度變化5cm所用的時(shí)間：t′=$\frac{1.5×3600s}{10258}$≈0.5s，
鍛煉時(shí)克服重力做功的功率：P=$\frac{W}{t′}$=$\frac{35J}{0.5s}$=70W；
（4）人行走時(shí)除了要客服重力做功外，還會(huì)因?yàn)楣┤梭w各項(xiàng)生命活動(dòng)（四肢的運(yùn)動(dòng)要消耗能量，身體肌肉的收縮和拉伸要消耗能量，心臟推動(dòng)血液循環(huán)要消耗能量；人體向外散熱要消耗能量）所需消耗大量能量，所以行走時(shí)功率會(huì)更大． 
答：（1）小軍爸爸每走一步克服重力所做的功為35J；
（2）小軍爸爸的步行速度是1.1m/s；
（3）鍛煉時(shí)克服重力做功的功率大約70W；
（4）供人體各項(xiàng)生命活動(dòng)所需．

點(diǎn)評(píng) 本題考查速度、重力、功和功率的計(jì)算，關(guān)鍵要求同學(xué)們要學(xué)會(huì)從生活體驗(yàn)中理解物理知識(shí)和物理規(guī)律，并且能將物理知識(shí)和物理規(guī)律用于對(duì)生活現(xiàn)象和生活常識(shí)的簡(jiǎn)單解釋．