题目内容
猎豹是优秀的“长跑运动员”，猎豹的心脏每跳一次输送2×10－4 m3的血液，其血压平均值为p0＝3×104 Pa，心跳每分钟60次．猎豹在一天中有16 h是在跑跑停停之中，平均速度为v＝20 m/s，其奔跑时克服的阻力平均为f＝100 N，剩余的8 h为休息状态，而休息状态时消耗体能的功率为心脏输出功率的10倍．
(1)请估算猎豹心脏工作的平均功率；
(2)请估算猎豹一天所需的能量；
(3)照射到植物表面的太阳能量大约只有20％通过光合作用被植物吸收，经植物链后，其中约20％存于猎豹体内．请设计一个方案，测量某地区为保持一只猎豹的生存所需的绿色植物的最小面积．明确指出所要测量的量，给出测量方法，并给出所需植物面积S的表达式．
解析：
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解析：本题完全从实际出发，把物理原理寓于具体的问题中，培养估算能力、建模能力(把实际问题抽象成物理模型和数学模型)和实验设计能力．同时，该题也让我们认识到保护植被的重要性． (1)猎豹的心脏每跳一次输送的血液可以近似看成底面为S、长为L的长方体，心脏每跳一次，相当于把体积为V＝S×L＝2×10－4 m3的血液推出L的位移．心脏跳动一次做的功为： W＝pS×L 所以，猎豹心脏工作的平均功率为：P＝ (2)猎豹一天消耗的能量： E＝fvt＋10 Pt＝(100×20×16×3 600＋6×10×8×3 600)J＝1.2×108 J． (3)方案如下： ①测出当地每单位面积在单位时间内接收的阳光辐射能量E0，查出当地一年内平均光照天数t0； ②测量E0的方法：放一盆横截面积为S0、质量为m的水，测出时间T内其温度变化Δt，则单位时间单位面积的阳光辐射：E0＝ ③设需要的植物面积为S，则 SE0×20％×20％× 所以，需要的植物面积为：S＝ |
W＝6 W．
；
＝E
．
阶梯计算系列答案| A、跳水运动员在比赛时可看作质点 | B、求火车过桥所需时间时火车可看作质点 | C、地球绕太阳的公转可以看作质点 | D、研究长跑运动员的起跑动作时可将运动员看作质点 |
