Question

13．快走是一种简易的健身运动，与跑步相比，跑是双脚有腾空的动作，而走路始终有一条腿在地面支撑身体，走路时做的功相对较小，消耗的能量也更少．
（1）小华根据自己的腿长和步距画出了如图所示的步行示意图，对步行时重心的变化进行了分析，当两脚一前一后着地时重心降低，而单脚着地迈步时重心升高，因此每走一步都要克服重力做功．如果小华的质量为60kg，请根据图中小华测量的有关数据，计算他每走一步克服重力所做的功．
（2）小华测出自己的步距为0.5m，他从教学楼的一端走到另一端，共走了90步，如果这个过程用时40s，则他的步行功率是多少？
（3）资料表明，人步行时消耗的能量大于克服重力所做的功．请你分析一下，人步行时还在哪些方面消耗能量？（写出两条）

Answer 1

分析 （1）根据三角形的特征求出重心升高的高度，再利用公式W=Gh求出做的功；
（2）已知共走了90步，已知他每走一步克服重力所做的功，求出总功，再利用P=$\frac{W}{t}$可求步行功率；
（3）人体的好多器官活动时都需要消耗能量．

解答 解：
（1）由图示和几何知识可得，每走一步重心升高的高度：
h=65cm-$\sqrt{（65cm）^{2}-（25cm）^{2}}$=5cm=0.05m；
他每走一步克服重力所做的功：
W₀=Gh=mgh=60kg×10N/kg×0.05m=30J；
（2）走90步做的总功：
W_总=90W₀=90×30J=2700J；
他的步行功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{2700J}{40s}$=67.5W；
（3）四肢的运动要消耗能量；身体肌肉的收缩和拉伸要消耗能量；心脏推动血液循环要消耗能量；人体向外散热要消耗能量．
答：（1）他每走一步克服重力所做的功是30J；
（2）他的步行功率是67.5W；
（3）四肢的运动要消耗能量；身体肌肉的收缩和拉伸要消耗能量．

点评 本题考查速度和做功的计算，关键要知道估测法是利用物理概念、规律、物理常数和常识对物理量的数值、数量级进行快速计算以及对取值范围合理估测的方法，这就要求同学们要学会从生活体验中理解物理知识和物理规律，并且能将物理知识和物理规律用于对生活现象和生活常识的简单解释．