Question

（1）某班級(jí)組織了一次物理課外實(shí)踐活動(dòng)，試比較全班同學(xué)中從一樓爬上三樓過(guò)程中誰(shuí)的爬樓功率最大．為了簡(jiǎn)便獲得比賽結(jié)果，則活動(dòng)中至少測(cè)量的物理量是：人體的體重和________．實(shí)驗(yàn)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(shí)，人受到的摩擦力大小為_(kāi)_______ N，方向________（g=10N/kg）．
（2）學(xué)校新近買(mǎi)了30箱總質(zhì)量為300kg的物理實(shí)驗(yàn)器材．現(xiàn)在，某實(shí)驗(yàn)員需要把這批實(shí)驗(yàn)器材搬運(yùn)到14m高的物理實(shí)驗(yàn)室．則該實(shí)驗(yàn)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(yùn)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(yùn)的箱子數(shù)應(yīng)為_(kāi)_______個(gè)；若不考慮人自重、搬起箱子、放下箱子和下樓的時(shí)間，求他搬運(yùn)這批實(shí)驗(yàn)器材的最短時(shí)間為_(kāi)_______ 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(shí)間的比值；
比較全班同學(xué)誰(shuí)的爬樓功率最大時(shí)，因都是從一樓爬上三樓，所以上升的高度相同，只要再測(cè)出人體的重力和同學(xué)爬到三樓所需的時(shí)間即可．
質(zhì)量為50kg同學(xué)勻速爬桿訓(xùn)練時(shí)：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(duì)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(shí)驗(yàn)員需要做的功：W=mgh=300kg×10N/kg×14m=4.2×10⁴J；
由圖得功率最大時(shí)，搬運(yùn)的物體質(zhì)量為30Kg，一箱質(zhì)量為=10kg，所以一次搬運(yùn)3箱；
要求搬運(yùn)時(shí)間最短，身體所提供的功率應(yīng)最大，即P=70W，
他搬運(yùn)這批實(shí)驗(yàn)器材的最短時(shí)間為：t===600s．
故答案為：（1）同學(xué)爬到三樓所需的時(shí)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(guò)程中誰(shuí)的爬樓功率最大，可以用臺(tái)秤測(cè)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(shí)所做的功，再用秒表測(cè)出上樓的時(shí)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(duì)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(shí)所搬運(yùn)的物體質(zhì)量，從而可求他每次搬運(yùn)的箱子數(shù)；已求出做的功，要求搬運(yùn)時(shí)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(shí)間．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了功率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)、二力平衡的條件的應(yīng)用、功和功率的計(jì)算等，關(guān)鍵是相應(yīng)知識(shí)的靈活運(yùn)用和根據(jù)圖象得出相關(guān)的信息，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多給解題帶來(lái)了困難．