九年级物理上册 第十一章《机械功与机械能》测量体育项目中的功率 （新版）粤教沪版

九年级物理上册 第十一章机械功与机械能测量体育项目中的功率 （新版）粤教沪版今年，我市将跳绳纳入到了体育中考项目，跳绳的要求是：跳绳者先将绳的长短调至适宜长度，听到电子仪器发出开始信号后开始跳绳，动作规格为正摇双脚跳绳，每跳跃一次且摇绳一回环(一周圈)为一次。听到电子仪器发出结束信号后停止，电子仪器自动计数跳绳者在1min内完成跳绳次数。1min女生跳150个、男生跳130个为满分。晓东所在的学校从八年级就开始跳绳的训练，学习功率之后，小组同学想测量一下每个人跳绳时的功率，下面是他们的实验及分析过程：图1他们首先分析：跳绳的过程中有人体上升和人体下降两个阶段，其中上升阶段是人体在克服重力做功，下降阶段是重力对人体做功的过程。因为要测量人体做功的功率，那就是克服重力做功的功率，根据功率的定义式P=W/t可知，需要用秒表来确定跳绳的1min时间，而跳绳做的功无法直接测量，需利用公式W=Gh计算，重力G也无法直接测量，只能通过G=mg计算得出，因此需要测量人的质量，他们先用磅秤测出章丽的质量为40kg。接着在章丽跳绳过程中，通过相关的测量，他们描绘了章丽在这次跳绳时重心移动的高度h随时间t变化的图象（如图1）。接着进行分析：从图象可看出，因为跳绳是一项间歇性的运动，章丽每跳一次所用的时间为t=0.4s，而不是0.25s，可计算出1min内章丽跳绳的次数n=60s/0.4s=150次，可获得满分；通过重力公式G=mg算出章丽的重力G=40kg10N/kg=400N，章丽每次跳起的高度为h=4cm=0.04m，利用功的公式W=Gh计算出章丽每跳一次克服重力所做的功W=Gh=400N0.04m=16J，则1min内克服重力做的功为W=nW=15016J=2400J；最后根据功率的定义式P=W/t算出克服重力所做的功率P=W/t=2400J/60s=40W。图2引体向上也是体育中考的备选项目（如图2），要求是：从考生双手握杠开始，到双手离杠为结束。考试时，考生要双手正握杠，身体呈静止直臂悬垂。完成一次引体向上，要求两臂向上引体至下腭越过横杠上缘，后恢复直臂悬垂为一次，否则不计次数。小组决定粗略地测算李铭在单杠上做引体向上的功率，因为引体向上也是克服自身重力做功的，所以必须用体重计测量出人体的重力或用磅秤测出李铭的质量；要知道每次人体上升的高度，需要使用刻度尺测量，他们用刻度尺量出李铭握拳时手臂的长度。因连续完成多个引体向上动作需要的时间要用秒表测量，他们想由于人的体质不同，应该规定拉上去的次数，再记录时间。下表是小组同学记录了李铭引体向上过程中的部分数据，请帮他们在空格处补上相应的数据。（取g=10N/kg）臂长l/cm质量m/kg拉上去次数克服重力所做的总功W/J时间t/sP/W60501025图3而在每次训练中，男生们都喜欢做几个俯卧撑（如图3），认为做俯卧撑可以增加臂力，锻炼胸肌。做俯卧撑的要求是：双手支撑身体，双臂垂直于地面，两腿向身体后方伸展，依靠双手和两个脚的脚尖保持平衡，保持头、脖子、后背、臀部以及双腿在一条直线上；然后两个肘部向身体外侧弯曲，身体降低到基本靠近地板。收紧腹部，保持身体在一条直线上，持续一秒钟，然后双肘向两侧分开，慢慢伸直你的手臂，恢复原状。怎么样测量男生们俯卧撑的功率，章丽陷入了思考。她在草稿纸上列了一个简要实验清单：1.实验原理： ；2.测量器材：秒表、 、磅秤；3.需要测量的数据（用汉字和字母表示）：做俯卧撑的时间t、 、男生的质量m；4.功率的表达式（用测量出来的字母表示）： 。由于时间紧迫，章丽未能完成测量，实验报告也只写了一部分，请你帮她把实验报告中的几个空格完善一下。参考答案：3000 120 P=W/t 刻度尺 重心上升的高度h P=mgh/t