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体育活动中人做功问题

2013-08-09沈森林陈银潭

初中生世界·八年级物理版 2013年7期
关键词:杠铃跳绳功率

沈森林 陈银潭

体育活动是学校教育教学活动中的一个重要组成部分.近年来,体育活动中人做功的有关问题已成为中考中一道亮丽的风景.这符合新课标“从生活走向物理,从物理走向社会”的要求.它能准确地考查同学们的观察能力、逻辑思维能力、创新能力和解决实际问题的能力.

1.人是否做功的判断

做功的两个必要因素是判断是否对物体做功的根本依据,只有准确地理解它的内在含义才能正确地进行判断.

例1 举重运动员在比赛时,第一阶段把杠铃拿起来并举过头顶,第二阶段使杠铃在空中静止3s,关于运动员对杠铃做功的情况,下列说法中正确的是( ).

A.在第一阶段做功

B.在第二阶段做功

C.在两个阶段都做功

D.在两个阶段都没有做功

解析 有力作用在物体上且在力的方向上移动了距离,则力对物体做了功,如果有力作用在物体上,但是物体没有在力的方向上移动距离,则力对物体没有做功.由此可见运动员对杠铃在第一阶段做功,在第二阶段没有做功.正确答案是A.

例2 一个运动员用了120N的力,将一个4N的足球踢到了25m的远处,在足球滚动的过程中,运动员对足球做功的情况,下列说法中正确的是( ).

A.做功300J

B.做功100J

C.没有做功

D.做了功,但条件不足无法计算做功的多少

解析 功的第一要素是作用在物体上的力,它要求在物体移动的同时,力持续作用在物体上,而不是曾经作用在物体上.用水平力F将足球踢出,足球在水平地面上滚动了一段距离s,这里的F、s看起来符合做功的两个必要因素,其实不然.F只是踢球的瞬间作用在足球上,而足球离开脚滚动时脚没有跟踪追击,所以在滚动的过程中,脚对足球没有做功,而脚在踢足球的全过程中,脚对足球做了功,但因为脚踢足球随足球移动的距离无法计算,所以运动员对足球做了功,但条件不足无法计算做功的多少.正确答案是C.

2.功和功率的计算

根据常识以及所给的信息(图片,文字,数据)等,寻求问题的思路,对人的做功问题进行估算,这类题看似简单,其实对同学们的要求很高.常见的类型有以下几种情况:①估测人的质量;②估测人运动的距离;③估测人运动的速度;④估测人做功的时间.通过上述物理量中的一个或几个进行的估测从而估算人做功的多少和功率的大小.

例3 某初三学生以正常速度从一楼登上三楼,他登楼的功率最接近于( ).

A.5W B.50W C.500W D.5000W

解析 要估算这个学生登楼时的功率,必须知道人的质量估为50kg,正常登楼的速度约为1.2m/s,根据公式P=W/t=Gh/t=mgv代入数据可估算人登楼的功率为600W.正确答案是C.

例4 在中考体育测试中某同学选择了跳绳,他在1min内跳了120次,假设他每次跳离地面的高度相同,每跳一次所用的时间相同,则他跳绳的功率最接近( ).

A.5W B.50W C.500W D.5000W

解析 要估算这个学生跳绳时的功率,必须知道人的质量约为50kg,人每跳离地面的高度约为5cm,根据公式P=W/t=Gh/t=mgh/t计算,正确答案是B.

3.测人做功与功率的实验设计

例5 在学习了功率的知识后,三个同学想比较爬杆时谁的功率大,请设计出三种不同的方案.

解析 方案一:用相同的时间爬杆,测出各人的体重和爬上杆的高度,可比较功率的大小;方案二:都爬到杆顶,测出各人的体重和爬上杆用的时间,可比较功率的大小;方案三:爬杆后,测出各人的体重和爬上杆用的时间和爬上杆的高度,可比较功率的大小.

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