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人骑自行车由静到动,除了要增加人和车的动能以外,还要克服空气及其他阻力做功.为了测量人骑自行车的功率,如图1第一活动小组进行了如下实验:在离出发线5m、10m、20m、30m、…70m的地方分别划上8条计时线,每条计时线上附近站几个学生,手持秒表测运动时间.听到发令员的信号后,受测者全力骑车由出发线启动,同时全体学生都开始计时.自行车每到达一条计时线,站在该计时线上的几个学生就停止计时,记下自行车从出发线到该条计时线的时间.
实验数据记录如下(每个计时点的时间都取这几个同学计时的平均值),并计算出各段的平均速度:
运动距 离s(m) 0 5 10 20 30 40 50 60 70
运动时间t(s) 0 2.4 4.2 6.3 7.8 9.0 10.0 11.0 12.0
各段速度(m/s) 2.08 2.78 4.76 6.67 8.33 10.0 10.0 10.0
第二小组通过测出自行车在各点的速度,作出了V-S图(图2).第9秒时运动了40m的数据本次实验中,学生和自行车总质量约为75kg,设运动过程中,学生和自行车所受阻力与其速度大小成正比,整个过程中该同学骑车的功率P保持不变.
(1)第一小组的同学通过分析认为:因为自行车在每一路段内的速度变化不是很大,因此可以用每一段的平均速度代替该段的
速度.则在20m-30m路段的平均阻力f1与30m-40m路段的平均阻力f2之比f1:f2为多少?该同学的骑车的功率约为多少?速度为
6m/s时的加速度多大?
(2)第二组的同学结合图和(其曲线与横坐标在S=40m内所围的面积总为56格),测出的该同学的骑车的功率约为多少?
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分析:(1)结合f=kv,通过速度之比求出阻力大小之比.在9s后做匀速直线运动,牵引力等于阻力,对开始运动到9s内运用动能定理,求出比例系数,从而根据匀速运动时牵引力等于阻力求出骑车的功率.结合功率与速度的关系求出牵引力的大小,根据牛顿第二定律求出加速度的大小.
(2)根据动能定理,结合在9s内滑行的位移,功率与最大速度的关系,求出比例系数和功率的大小.
解答:解:(1)设f=KV
f1:f2=V1:V2=6.67:8.33=0.8
9秒时,f=KV=10K,P=fV=100K
在开始运动9秒内,根据动能定理可知:
1
2
mv2=Pt-f1s1-f2s2-
f3s3-f4s4-f5s5
代入数据解得:k=5.53(Ns/m)
P=553W
V=6m/s时     
P
v
-kv=ma
   
553
6
-5.53×6=75a

解得a=0.79m/s2
(2)在开始运动9秒内,根据动能定理可知
1
2
mv2=Pt-fs
     
代入数据解得    K=6Ns/m       P=600W
答:(1)20m-30m路段的平均阻力f1与30m-40m路段的平均阻力f2之比f1:f2为0.8.该同学的骑车的功率553W.速度为6m/s时的加速度为0.79m/s2
(2)该同学的骑车的功率为600W.
点评:解决本题的关键知道功率与速度的关系,结合动能定理进行求解.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(2009?浦东新区二模)人骑自行车由静到动,除了要增加人和车的动能以外,还要克服空气及其他阻力做功.为了测量人骑自行车的功率,某活动小组进行了如下实验:在离出发线5m、10m、20m、30m、…70m的地方分别划上8条计时线,每条计时线附近站几个学生,手持秒表.听到发令员的信号后,受测者全力骑车由出发线启动,同时全体学生都开始计时.自行车每到达一条计时线,站在该计时线上的几个学生就停止计时,记下自行车从出发线到该条计时线的时间.实验数据记录如下(每个计时点的时间都取这几个同学计时的平均值):

运动距离s(m) 0 5 10 20 30 40 50 60 70
运动时间t(s) 0 2.4 4.2 6.3 7.8 9.0 10.0 11.0 12.0
各段速度(m/s) 2.08 4.76 6.67 8.33 10.0 10.0
(1)以纵轴代表自行车运动的距离s,横轴代表运动的时间t,试作出s-t图.
(2)根据(1)作出的s-t图知,自行车在每一路段内的速度变化不是很大,因此可以用每一段的平均速度代替该段的速度.请计算出上述表格中空缺的①、②处的数据:①
2.78
2.78
(m/s);②
10.0
10.0
(m/s).
(3)本次实验中,学生和自行车总质量约为75kg,设运动过程中,学生和自行车所受阻力与其速度大小成正比,则在20m-30m路段的平均阻力f1与30m-40m路段的平均阻力f2之比f1:f2=
0.8
0.8
;若整个过程中该同学骑车的功率P保持不变,则P=
552
552
W.

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科目:高中物理 来源: 题型:

人骑自行车由静到动,除了要增加人和车的动能以外,还要克服空气及其他阻力做功.为了测量人骑自行车的功率,某活动小组进行了如下实验:在离出发线5m、10m、20m、30m、…70m的地方分别划上8条计时线,每条计时线附近站几个学生,手持秒表.听到发令员的信号后,受测者全力骑车由出发线启动,同时全体学生都开始计时.自行车每到达一条计时线,站在该计时线上的几个学生就停止计时,记下自行车从出发线到该条计时线的时间.实验数据记录如下(每个计时点的时间都取这几个同学计时的平均值):
运动距离s(m) 0 5 10 20 30 40 50 60 70
运动时间t(s) 0 2.4 4.2 6.3 7.8 9.0 10.0 11.0 12.0
各段速度(m/s) 2.08 4.76 6.67 8.33 10.0 10.0
(1)以纵轴代表自行车运动的距离s,横轴代表运动的时间t,试作出s-t图.
(2)根据(1)作出的s-t图知,自行车在每一路段内的速度变化不是很大,因此可以用每一段的平均速度代替该段的速度.请计算出上述表格中空缺的①、②处的数据:
2.78
2.78
(m/s);②
10.0
10.0
(m/s).
(3)本次实验中,设运动过程中,学生和自行车所受阻力与其速度大小成正比,其比例系数为15Ns/m,则在20m-30m路段的平均阻力f1与30m-40m路段的平均阻力f2之比f1:f2=
0.8
0.8
(保留一位有效数字);若整个过程中该同学骑车的功率P保持不变,则P=
1500
1500
W.

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科目:高中物理 来源: 题型:

人骑自行车由静到动,除了要增加人和车的动能以外,还要克服空气及其他阻力做功.为了测量人骑自行车的功率,某活动小组进行了如下实验:在离出发线5m、10m、20m、30m、……70m的地方分别划上8条计时线,每条计时线附近站几个学生,手持秒表.听到发令员的信号后,受测者全力骑车由出发线启动,同时全体学生都开始计时.自行车每到达一条计时线,站在该计时线上的几个学生就停止计时,记下自行车从出发线到该条计时线的时间。实验数据记录如下(每个计时点的时间都取这几个同学计时的平均值):

(1)以纵轴代表自行车运动的距离s,横轴代表运动的时间t,试作出s-t图。

 

(2)根据(1)作出的s-t图知,自行车在每一路段内的速度变化不是很大,因此可以用每一段的平均速度代替该段的速度.请计算出上述表格中空缺的①、②处的数据:

        (m/s);②         (m/s)。

(3)本次实验中,设运动过程中,学生和自行车所受阻力与其速度大小成正比,其比例系数为15Ns/m则在20m—30m路段的平均阻力f1与30 m—40 m路段的平均阻力f2之比f1f2=         ;若整个过程中该同学骑车的功率P保持不变,则P=         W。

 

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科目:高中物理 来源:鲁科版高三物理4.2动能和动能定理专项练习(带解析) 题型:计算题

(2011年福建六校联考)人骑自行车由静到动,除了要增加人和车的动能以外,还要克服空气及其他阻力做功.为了测量人骑自行车的功率,第一小组进行了如下实验:在离出发线5 m、10 m、20 m、30 m、…70 m的地方分别划上8条计时线,每条计时线附近站几个学生,手持秒表测运动时间.听到发令员的信号后,受测者全力骑车由出发线启动,同时全体学生都开始计时.自行车每到达一条计时线,站在该计时线上的几个学生就停止计时,记下自行车从出发线到该条计时线的时间.实验数据记录如下(每个计时点的时间都取这几个同学计时的平均值),并计算出各段的平均速度:

运动距离s(m)
0
5
10
20
30
40
50
60
70
运动时间t(s)
0
2.4
4.2
6.3
7.8
9.0
10.0
11.0
12.0
各段速度(m/s)
 
2.08
2.78
4.76
6.67
8.33
10.0
10.0
10.0
 
第二小组通过测出自行车在各点的速度,作出了v—s图4-2-9.本次实验中,学生和自行车总质量约为75 kg,设运动过程中,学生和自行车所受阻力与其速度大小成正比,整个过程中该学生骑车的功率P保持不变.

图4-2-9
(1)第一小组的学生通过分析认为:因为自行车在每一路段内的速度变化不是很大,因此可以用每一段的平均速度代替该段的速度,则在20 m~30 m路段的平均阻力f1与30 m~40 m路段的平均阻力f2之比f1∶f2为多少?被测学生骑车的功率约为多少?速度为6 m/s时的加速度为多大?
(2)第二小组的学生结合图和曲线(曲线与横坐标在s=40 m内所围的区域共56格),测出的被测学生骑车的功率约为多少?

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