測定自己上樓時的功率有多大,是一項有意義也有趣的物理實踐活動.如果現(xiàn)在你要測定自己爬上10m高樓的功率,設你的身體質(zhì)量為50kg,上樓所用的時間是50s.(g=10N/kg)
(1)你爬樓的平均速度是多少?
(2)你爬樓的功率是多少?
(3)小科和幾位同學準備做“比一比誰上樓的功率大”的活動,他們設計有三套方案:
甲方案:“控制爬樓的時間相同,測量出各自的體重、爬上樓的高度,算出功率進行比較.”乙方案:“控制爬樓的高度相同,測量出各自的體重、爬樓用的時間,算出功率進行比較.”丙方案:“測量出各自的體重、爬樓用的時間和爬樓的高度,算出功率進行比較.”你認為哪一種或哪幾種是可行的?(無須解釋)
解:
(1)爬樓的平均速度:
v=
=
=0.5m/s;
(2)體重:G=mg=50kg×10N/kg=500N,
爬上10m高樓所做的功:W=Gh=500N×10m=5000J;
爬樓的功率:
P=
=
=100W;
(3)爬樓是克服自身的重力做功,功率P=
,若做功時間t相同,測出各自的體重m和爬樓的高度h,mgh越大,功率就越大;
控制爬樓高度一定,測出各自的體重m和爬樓時間t,功率P=
,若
的比值越大,功率就越大;
測出各自的體重、爬樓時間和爬樓的高度,根據(jù)P=
求出功率,比較功率的大。
所以三種方法都是可以的.
答:(1)爬樓的平均速度是0.5m/s;
(2)爬樓的功率是100W;
(3)三種方案都是可行的.
分析:(1)知道爬樓高度和時間,利用速度公式求爬樓的平均速度;
(2)爬樓的過程是克服自身重力做功的過程,首先計算自身體重G,再計算爬上10m高樓所做的功W,最后計算功率P;
(3)要比較功率的大小,有三種方法:
①做功時間一定,比較做功的多少,做功多的,功率大;
②做功的多少一定,做功時間短的,功率大;
③分別測出功率,進行比較.
比較功率不一定必須測出功率.
點評:本題考查了學生對速度公式、功率公式的掌握和應用,第三問的關鍵是我們首先要知道爬樓是克服自身的重力做功,然后根據(jù)比較功率的方法來解答.