解:(1)上樓是克服自身重力做功,功等于自身重力和樓高的乘積,功率等于功和時(shí)間的比值;
比較全班同學(xué)誰(shuí)的爬樓功率最大時(shí),因都是從一樓爬上三樓,所以上升的高度相同,只要再測(cè)出人體的重力和同學(xué)爬到三樓所需的時(shí)間即可.
質(zhì)量為50kg同學(xué)勻速爬桿訓(xùn)練時(shí):受到豎直向下的重力和豎直向上的摩擦力作用,并且重力和摩擦力是一對(duì)平衡力,
因此摩擦力大小和他的重力相等,方向和重力的方向相反,即f=G=mg=50kg×10N/kg=500N,方向豎直向下.
(2)該實(shí)驗(yàn)員需要做的功:W=mgh=300kg×10N/kg×14m=4.2×10
4J;
由圖得功率最大時(shí),搬運(yùn)的物體質(zhì)量為30Kg,一箱質(zhì)量為
=10kg,所以一次搬運(yùn)3箱;
要求搬運(yùn)時(shí)間最短,身體所提供的功率應(yīng)最大,即P=70W,
他搬運(yùn)這批實(shí)驗(yàn)器材的最短時(shí)間為:t=
=
=600s.
故答案為:(1)同學(xué)爬到三樓所需的時(shí)間;500;豎直向上;
(2)4.2×10
4J;3;600s.
分析:(1)比較全班同學(xué)中從一樓爬上三樓過程中誰(shuí)的爬樓功率最大,可以用臺(tái)秤測(cè)自身的質(zhì)量根據(jù)G=mg求出重力,根據(jù)W=Gh求出上樓時(shí)所做的功,再用秒表測(cè)出上樓的時(shí)間,即可根據(jù)P=
比較上樓的功率大小關(guān)系;先根據(jù)G=mg求出小宇的重力,然后對(duì)小宇進(jìn)行受力分析,再根據(jù)小宇勻速下滑,受到平衡力作用,根據(jù)二力平衡的條件求出摩擦力的大。
(2)已知物體總質(zhì)量和被升高的高度,根據(jù)W=Gh求出克服重力做的功;已知總質(zhì)量,可求出一箱的質(zhì)量,由圖可看出功率最大時(shí)所搬運(yùn)的物體質(zhì)量,從而可求他每次搬運(yùn)的箱子數(shù);已求出做的功,要求搬運(yùn)時(shí)間最短,身體所提供的功率應(yīng)最大,由圖可知,從而算出最短時(shí)間.
點(diǎn)評(píng):本題考查了功率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)、二力平衡的條件的應(yīng)用、功和功率的計(jì)算等,關(guān)鍵是相應(yīng)知識(shí)的靈活運(yùn)用和根據(jù)圖象得出相關(guān)的信息,涉及的知識(shí)點(diǎn)較多給解題帶來(lái)了困難.