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，行走時人們往往佩戴記錄器．圖中是小軍爸爸鍛煉時隨時攜帶的計步器，由于佩戴前要提前輸入鍛煉者的身高和步幅，所以小軍考慮計步器應該是根據(jù)人們行走時候重心的高度變化次數(shù)來記錄行走的步數(shù)．
（1）小軍爸爸質(zhì)量是70kg，行走時重心高度會變化5cm，請你計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步器上，假設其步幅為60cm，則小軍爸爸快步行走時的速度大約時多少？
（3）小軍爸爸這次鍛煉時克服重力做功的功率大約時多少？
（4）根據(jù)學過的物理知識，善于思考的小軍認為行走時人們除了要克服重力做功外，還會因為供人體各項生命活動所需消耗大量能量，所以行走時功率會更大．

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）已知步行時間和行走步數(shù)，可求行走時重心高度會變化5cm所用的時間，然后利用P=$\frac{W}{t}$求出鍛煉時克服重力做功的功率；
（4）人體的好多器官活動時都需要消耗能量．

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所用的時間：t′=$\frac{1.5×3600s}{10258}$≈0.5s，
鍛煉時克服重力做功的功率：P=$\frac{W}{t′}$=$\frac{35J}{0.5s}$=70W；
（4）人行走時除了要客服重力做功外，還會因為供人體各項生命活動（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）所需消耗大量能量，所以行走時功率會更大． 
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）鍛煉時克服重力做功的功率大約70W；
（4）供人體各項生命活動所需．

點評 本題考查速度、重力、功和功率的計算，關鍵要求同學們要學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．