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2018年九年級物理上冊 第十一章《機械功與機械能》測量體育項目中的功率 (新版)粵教滬版

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2018年九年級物理上冊 第十一章《機械功與機械能》測量體育項目中的功率 (新版)粵教滬版

測量體育項目中的功率今年,我市將跳繩納入到了體育中考項目,跳繩的要求是:跳繩者先將繩的長短調(diào)至適宜長度,聽到電子儀器發(fā)出開始信號后開始跳繩,動作規(guī)格為正搖雙腳跳繩,每跳躍一次且搖繩一回環(huán)(一周圈)為一次。聽到電子儀器發(fā)出結(jié)束信號后停止,電子儀器自動計數(shù)跳繩者在1min內(nèi)完成跳繩次數(shù)。1min女生跳150個、男生跳130個為滿分。曉東所在的學(xué)校從八年級就開始跳繩的訓(xùn)練,學(xué)習(xí)功率之后,小組同學(xué)想測量一下每個人跳繩時的功率,下面是他們的實驗及分析過程:圖1他們首先分析:跳繩的過程中有人體上升和人體下降兩個階段,其中上升階段是人體在克服重力做功,下降階段是重力對人體做功的過程。因為要測量人體做功的功率,那就是克服重力做功的功率,根據(jù)功率的定義式P=W/t可知,需要用秒表來確定跳繩的1min時間,而跳繩做的功無法直接測量,需利用公式W=Gh計算,重力G也無法直接測量,只能通過G=mg計算得出,因此需要測量人的質(zhì)量,他們先用磅秤測出章麗的質(zhì)量為40kg。接著在章麗跳繩過程中,通過相關(guān)的測量,他們描繪了章麗在這次跳繩時重心移動的高度h隨時間t變化的圖象(如圖1)。接著進行分析:從圖象可看出,因為跳繩是一項間歇性的運動,章麗每跳一次所用的時間為t=0.4s,而不是0.25s,可計算出1min內(nèi)章麗跳繩的次數(shù)n=60s/0.4s=150次,可獲得滿分;通過重力公式G=mg算出章麗的重力G=40kg×10N/kg=400N,章麗每次跳起的高度為h=4cm=0.04m,利用功的公式W=Gh計算出章麗每跳一次克服重力所做的功W=Gh=400N×0.04m=16J,則1min內(nèi)克服重力做的功為W=nW=150×16J=2400J;最后根據(jù)功率的定義式P=W/t算出克服重力所做的功率P=W/t=2400J/60s=40W。圖2引體向上也是體育中考的備選項目(如圖2),要求是:從考生雙手握杠開始,到雙手離杠為結(jié)束??荚嚂r,考生要雙手正握杠,身體呈靜止直臂懸垂。完成一次引體向上,要求兩臂向上引體至下腭越過橫杠上緣,后恢復(fù)直臂懸垂為一次,否則不計次數(shù)。小組決定粗略地測算李銘在單杠上做引體向上的功率,因為引體向上也是克服自身重力做功的,所以必須用體重計測量出人體的重力或用磅秤測出李銘的質(zhì)量;要知道每次人體上升的高度,需要使用刻度尺測量,他們用刻度尺量出李銘握拳時手臂的長度。因連續(xù)完成多個引體向上動作需要的時間要用秒表測量,他們想由于人的體質(zhì)不同,應(yīng)該規(guī)定拉上去的次數(shù),再記錄時間。下表是小組同學(xué)記錄了李銘引體向上過程中的部分?jǐn)?shù)據(jù),請幫他們在空格處補上相應(yīng)的數(shù)據(jù)。(取g=10N/kg)臂長l/cm質(zhì)量m/kg拉上去次數(shù)克服重力所做的總功W/J時間t/sP/W60501025圖3而在每次訓(xùn)練中,男生們都喜歡做幾個俯臥撐(如圖3),認(rèn)為做俯臥撐可以增加臂力,鍛煉胸肌。做俯臥撐的要求是:雙手支撐身體,雙臂垂直于地面,兩腿向身體后方伸展,依靠雙手和兩個腳的腳尖保持平衡,保持頭、脖子、后背、臀部以及雙腿在一條直線上;然后兩個肘部向身體外側(cè)彎曲,身體降低到基本靠近地板。收緊腹部,保持身體在一條直線上,持續(xù)一秒鐘,然后雙肘向兩側(cè)分開,慢慢伸直你的手臂,恢復(fù)原狀。怎么樣測量男生們俯臥撐的功率,章麗陷入了思考。她在草稿紙上列了一個簡要實驗清單:1.實驗原理: ;2.測量器材:秒表、 、磅秤;3.需要測量的數(shù)據(jù)(用漢字和字母表示):做俯臥撐的時間t、 、男生的質(zhì)量m;4.功率的表達式(用測量出來的字母表示): 。由于時間緊迫,章麗未能完成測量,實驗報告也只寫了一部分,請你幫她把實驗報告中的幾個空格完善一下。參考答案:3000 120 P=W/t 刻度尺 重心上升的高度h P=mgh/t2

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