Question

13．快走是一種簡(jiǎn)易的健身運(yùn)動(dòng)，與跑步相比，跑是雙腳有騰空的動(dòng)作，而走路始終有一條腿在地面支撐身體，走路時(shí)做的功相對(duì)較小，消耗的能量也更少．
（1）小華根據(jù)自己的腿長(zhǎng)和步距畫出了如圖所示的步行示意圖，對(duì)步行時(shí)重心的變化進(jìn)行了分析，當(dāng)兩腳一前一后著地時(shí)重心降低，而單腳著地邁步時(shí)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(qǐng)根據(jù)圖中小華測(cè)量的有關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算他每走一步克服重力所做的功．
（2）小華測(cè)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(gè)過(guò)程用時(shí)40s，則他的步行功率是多少？
（3）資料表明，人步行時(shí)消耗的能量大于克服重力所做的功．請(qǐng)你分析一下，人步行時(shí)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(dòng)時(shí)都需要消耗能量．

解答 解：
（1）由圖示和幾何知識(shí)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(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．
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(yùn)動(dòng)要消耗能量；身體肌肉的收縮和拉伸要消耗能量．

點(diǎn)評(píng) 本題考查速度和做功的計(jì)算，關(guān)鍵要知道估測(cè)法是利用物理概念、規(guī)律、物理常數(shù)和常識(shí)對(duì)物理量的數(shù)值、數(shù)量級(jí)進(jìn)行快速計(jì)算以及對(duì)取值范圍合理估測(cè)的方法，這就要求同學(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．