Question

（1）某班級組織了一次物理課外實踐活動，試比較全班同學(xué)中從一樓爬上三樓過程中誰的爬樓功率最大．為了簡便獲得比賽結(jié)果，則活動中至少測量的物理量是：人體的體重和________．實驗結(jié)束后，有位質(zhì)量為50kg同學(xué)進(jìn)行爬桿訓(xùn)練，當(dāng)他沿豎直桿勻速上爬時，人受到的摩擦力大小為________ N，方向________（g=10N/kg）．
（2）學(xué)校新近買了30箱總質(zhì)量為300kg的物理實驗器材．現(xiàn)在，某實驗員需要把這批實驗器材搬運到14m高的物理實驗室．則該實驗員需要做功________J（不考慮他克服自身重力所做的功，取g=10N/kg）；如圖所示，假設(shè)他身體可以提供的功率P取決于所搬運物體的質(zhì)量m，若要盡可能快地把這批器材搬上去，那么他每次搬運的箱子數(shù)應(yīng)為________個；若不考慮人自重、搬起箱子、放下箱子和下樓的時間，求他搬運這批實驗器材的最短時間為________ s．

Answer 1

解：（1）上樓是克服自身重力做功，功等于自身重力和樓高的乘積，功率等于功和時間的比值；
比較全班同學(xué)誰的爬樓功率最大時，因都是從一樓爬上三樓，所以上升的高度相同，只要再測出人體的重力和同學(xué)爬到三樓所需的時間即可．
質(zhì)量為50kg同學(xué)勻速爬桿訓(xùn)練時：受到豎直向下的重力和豎直向上的摩擦力作用，并且重力和摩擦力是一對平衡力，
因此摩擦力大小和他的重力相等，方向和重力的方向相反，即f=G=mg=50kg×10N/kg=500N，方向豎直向下．
（2）該實驗員需要做的功：W=mgh=300kg×10N/kg×14m=4.2×10⁴J；
由圖得功率最大時，搬運的物體質(zhì)量為30Kg，一箱質(zhì)量為=10kg，所以一次搬運3箱；
要求搬運時間最短，身體所提供的功率應(yīng)最大，即P=70W，
他搬運這批實驗器材的最短時間為：t===600s．
故答案為：（1）同學(xué)爬到三樓所需的時間；500；豎直向上；
（2）4.2×10⁴J；3；600s．
分析：（1）比較全班同學(xué)中從一樓爬上三樓過程中誰的爬樓功率最大，可以用臺秤測自身的質(zhì)量根據(jù)G=mg求出重力，根據(jù)W=Gh求出上樓時所做的功，再用秒表測出上樓的時間，即可根據(jù)P=比較上樓的功率大小關(guān)系；先根據(jù)G=mg求出小宇的重力，然后對小宇進(jìn)行受力分析，再根據(jù)小宇勻速下滑，受到平衡力作用，根據(jù)二力平衡的條件求出摩擦力的大�。�
（2）已知物體總質(zhì)量和被升高的高度，根據(jù)W=Gh求出克服重力做的功；已知總質(zhì)量，可求出一箱的質(zhì)量，由圖可看出功率最大時所搬運的物體質(zhì)量，從而可求他每次搬運的箱子數(shù)；已求出做的功，要求搬運時間最短，身體所提供的功率應(yīng)最大，由圖可知，從而算出最短時間．
點評：本題考查了功率的測量實驗、二力平衡的條件的應(yīng)用、功和功率的計算等，關(guān)鍵是相應(yīng)知識的靈活運用和根據(jù)圖象得出相關(guān)的信息，涉及的知識點較多給解題帶來了困難．