Question

17．体育娱乐及生活、生产实践中包含有很多物理知识：
（1）端午节期间黄石市在美丽的磁湖组织了赛龙舟活动，小明测得某参赛队龙舟直线行驶的路程为S，所用时间为t，请用S和t表示该龙舟行驶的平均速度．
（2）建筑工地搬运砖头的独轮车，车厢和砖头所受的总重力为1000N，独轮车有关尺寸如图所示，求：推车时人手施加的竖直向上的力F应为多大？
（3）小红在学校组织的一次跳绳比赛中1min内完成跳绳180次，假设她的质量为50kg，每次跳绳所用的时间相等，每次跳离地面后重心上升的高度为5cm，求她跳绳的平均功率？（此处功率为上升过程克服重力做功的功率）

Answer 1

分析 （1）根据速度公式表示出龙舟行驶的平均速度；
（2）根据生活经验判断独轮车是什么杠杆，然后找出动力臂和阻力臂，动力和阻力，根据杠杆的平衡条件进行计算；
（3）知道某同学的质量，可利用公式G=mg计算出某同学的体重，知道每次腾空的高度，则可利用公式W=Gh计算每跳一次克服重力做的功，跳了180次，从而可以求出他在跳绳过程中克服重力做的功，又知道时间，可利用公式P=$\frac{W}{t}$计算做功的功率．

解答 解：（1）龙舟行驶的平均速度：v=$\frac{S}{t}$；
（2）由图可知：独轮车的车辆轮轴处是支点，其中重力G是阻力，支点到重力作用线的距离是阻力臂，故L₂=0.3m；力F是动力，支点到力F作用线的距离是动力臂，故L₁=1m；
根据杠杆的平衡条件得：F×L₁=G×L₂，
故F=$\frac{G{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{1000N×0.3m}{1m}$=300N；
即人手向上的力应为300N．
（3）人的重力G=mg=50kg×10N/kg=500N，
人跳一次做功W′=Gh=500N×0.05m=25J，
180次所做总功为：W=180×25J=4500J，
则她跳绳的平均功率为：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{4500J}{60s}$=75W．
答：（1）v=$\frac{S}{t}$；
（2）推车时人手施加的竖直向上的力F为300N；
（3）她跳绳的平均功率为75W．

点评 （1）此题考查速度公式的应用；
（2）此题考查了杠杆平衡条件的应用，要掌握杠杆的平衡条件，确定杠杆受到的力及对应的力臂，根据杠杆的平衡条件进行求解；
（3）本题考查了功与功率的计算，由能量守恒可知，人跳起时做的功等于跳起后克服自身重力所做的功，则求出克服重力所做的功即为人做的功．