Question

13．快走是一種簡易的健身運動，與跑步相比，跑是雙腳有騰空的動作，而走路始終有一條腿在地面支撐身體，走路時做的功相對較小，消耗的能量也更少．
（1）小華根據(jù)自己的腿長和步距畫出了如圖所示的步行示意圖，對步行時重心的變化進行了分析，當兩腳一前一后著地時重心降低，而單腳著地邁步時重心升高，因此每走一步都要克服重力做功．如果小華的質(zhì)量為60kg，請根據(jù)圖中小華測量的有關(guān)數(shù)據(jù)，計算他每走一步克服重力所做的功．
（2）小華測出自己的步距為0.5m，他從教學(xué)樓的一端走到另一端，共走了90步，如果這個過程用時40s，則他的步行功率是多少？
（3）資料表明，人步行時消耗的能量大于克服重力所做的功．請你分析一下，人步行時還在哪些方面消耗能量？（寫出兩條）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)三角形的特征求出重心升高的高度，再利用公式W=Gh求出做的功；
（2）已知共走了90步，已知他每走一步克服重力所做的功，求出總功，再利用P=$\frac{W}{t}$可求步行功率；
（3）人體的好多器官活動時都需要消耗能量．

解答 解：
（1）由圖示和幾何知識可得，每走一步重心升高的高度：
h=65cm-$\sqrt{（65cm）^{2}-（25cm）^{2}}$=5cm=0.05m；
他每走一步克服重力所做的功：
W₀=Gh=mgh=60kg×10N/kg×0.05m=30J；
（2）走90步做的總功：
W_總=90W₀=90×30J=2700J；
他的步行功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{2700J}{40s}$=67.5W；
（3）四肢的運動要消耗能量；身體肌肉的收縮和拉伸要消耗能量；心臟推動血液循環(huán)要消耗能量；人體向外散熱要消耗能量．
答：（1）他每走一步克服重力所做的功是30J；
（2）他的步行功率是67.5W；
（3）四肢的運動要消耗能量；身體肌肉的收縮和拉伸要消耗能量．

點評 本題考查速度和做功的計算，關(guān)鍵要知道估測法是利用物理概念、規(guī)律、物理常數(shù)和常識對物理量的數(shù)值、數(shù)量級進行快速計算以及對取值范圍合理估測的方法，這就要求同學(xué)們要學(xué)會從生活體驗中理解物理知識和物理規(guī)律，并且能將物理知識和物理規(guī)律用于對生活現(xiàn)象和生活常識的簡單解釋．