Question

9．现代生活中健身已成为一种时尚，爬楼梯就是一种既方便又环保的健身方式，小亮同学想测出自己爬楼梯的功率，可是不知道怎么做．请你利用所学的知识帮助小亮设计一个实验方案．
（1）实验器材：电子秤、皮尺、秒表．
（2）实验步骤：①用电子秤测出小亮的质量m；
用皮尺测出一层楼的高度h
用秒表记下爬楼所用的时间t．
（3）写出用测量数据计算爬楼梯功率的表达式P=$\frac{mgh}{t}$．
（4）小亮先用较慢的速度爬楼，测得功率为P₁，然后用较快的速度爬楼，测得功率为P₂，则P₁＜P₂（填“＞”、“=”或“＜”）．

Answer 1

分析 上楼就是克服自身的重力做功，我们可以用台秤测出自身的质量，根据G=mg求出重力，用卷尺测出楼高．
根据W=Gh求出上楼时所做的功．
用秒表测出上楼的时间，根据P=$\frac{W}{t}$求出上楼的功率．

解答 解：（1）爬楼的功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Gh}{t}$=$\frac{mgh}{t}$，
测功率需要测出质量m、上楼的高度h、上楼的时间t，
测m需要电了秤，测高度h需要皮尺，测时间t需要秒表；
（2）实验步骤：①用电子秤测出小亮的质量m；②用皮尺测出一层楼的高度h；③用秒表记下爬楼所用的时间t．
（3）功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Gh}{t}$=$\frac{mgh}{t}$．
（4）小亮上楼的所做的功W相等，小亮先用较慢的速度爬楼梯，所用时间t较长，测得的功率为P₁，然后用较快的速度爬楼梯，所用时间t较小，测得的功率为P₂，W相同，由P=$\frac{W}{t}$可知，时间t越大，功率P越小，由此可知：P₁＜P₂；
故答案为：（1）皮尺；秒表；
（2）②用皮尺测出所要爬的楼层的高度h；③用秒表记下爬楼所用的时间t；
（3）$\frac{mgh}{t}$
（4）＜．

点评 此题是功率的测量性实验，功率是无法直接测量的，我们要能根据功率的公式推导出其需要测量的物理量，再设计合理的步骤进行测量．