14. 阅读短文,回答问题。
我国男女举重队的实力在世界处于领先水平,在历届锦标赛和奥运会中都取得了非常突出的成绩。举重比赛的规则是:运动员首先将杠铃举过头顶,然后在手臂伸直的情况下控制住杠铃并让其在空中停留一定的时间,当三位(或两位)裁判员亮了白灯之后,运动员便可放下杠铃,至此,表明这次试举成功。
(1)一名运动员在某次挺举中的最后成绩是202.5 kg,若在这次试举中,他让杠铃升高了1.6 m,则他对杠铃做功多少? ($g$取10 N/kg)
(2)该运动员举起杠铃后,让杠铃在空中停留了3 s,这时他对杠铃是否做功? 为什么?
(3)该运动员举起202.5 kg的杠铃时,由于杠铃太重,在举起杠铃后,他前后移动了几次,才将杠铃控制住,前后移动时他是否对杠铃做功? 为什么?
(4)在运动员放下杠铃后,运动员是否对杠铃做功? 为什么?
(5)请你猜想,为什么举重运动员大多比较矮?
我国男女举重队的实力在世界处于领先水平,在历届锦标赛和奥运会中都取得了非常突出的成绩。举重比赛的规则是:运动员首先将杠铃举过头顶,然后在手臂伸直的情况下控制住杠铃并让其在空中停留一定的时间,当三位(或两位)裁判员亮了白灯之后,运动员便可放下杠铃,至此,表明这次试举成功。
(1)一名运动员在某次挺举中的最后成绩是202.5 kg,若在这次试举中,他让杠铃升高了1.6 m,则他对杠铃做功多少? ($g$取10 N/kg)
(2)该运动员举起杠铃后,让杠铃在空中停留了3 s,这时他对杠铃是否做功? 为什么?
(3)该运动员举起202.5 kg的杠铃时,由于杠铃太重,在举起杠铃后,他前后移动了几次,才将杠铃控制住,前后移动时他是否对杠铃做功? 为什么?
(4)在运动员放下杠铃后,运动员是否对杠铃做功? 为什么?
(5)请你猜想,为什么举重运动员大多比较矮?
答案
14.(1)$3240J$
(2)没有做功,因为在力的方向上没有移动距离。
(3)没有做功,因为在力的方向上没有移动距离。
(4)没有做功,因为运动员没有对杠铃用力。
(5)身材矮,举起相同的杠铃时高度小,做功少,容易举起。
(2)没有做功,因为在力的方向上没有移动距离。
(3)没有做功,因为在力的方向上没有移动距离。
(4)没有做功,因为运动员没有对杠铃用力。
(5)身材矮,举起相同的杠铃时高度小,做功少,容易举起。
解析
【分析】
这道题核心围绕功的相关知识展开,解题思路如下:
1. 第(1)问是功的计算,首先根据重力公式G=mg算出杠铃的重力,运动员对杠铃的举力和杠铃重力平衡、大小相等,再利用功的计算公式W=Fs=Gh,代入已知的杠铃升高的高度,就能算出对杠铃做的功。
2. 第(2)(3)(4)问判断是否做功,只需要紧扣做功的两个必要条件:①对物体施加了力;②物体在力的方向上移动了距离,两个条件同时满足才做功,逐一对照每个场景的受力和运动情况就能得出结论。
3. 第(5)问结合功的计算公式W=Gh反向推导,举起相同杠铃时重力G相同,运动员越矮,杠铃被提升的高度h越小,需要做的功就越少,试举就越容易成功,由此得出猜想结论。
【解析】
(1) 先计算杠铃的重力:
已知杠铃质量m=202.5kg,g取10N/kg,由G=mg可得:
G = mg = 202.5kg × 10N/kg = 2025N
运动员对杠铃的举力与杠铃重力大小相等,杠铃被提升的竖直高度h=1.6m,根据功的公式W=Gh可得:
W = Gh = 2025N × 1.6m = 3240J
(2) 杠铃在空中停留3s的过程中,运动员对杠铃施加了向上的举力,但杠铃在举力的竖直方向上没有移动距离,不满足做功的全部条件,因此运动员对杠铃没有做功。
(3) 运动员前后移动时,对杠铃的作用力方向竖直向上,而杠铃的移动方向为水平方向,杠铃在竖直向上的力的方向上没有移动距离,不满足做功条件,因此运动员对杠铃没有做功。
(4) 运动员放下杠铃后,杠铃下落过程中运动员不再对杠铃施加作用力,不满足做功的第一个必要条件,因此运动员对杠铃没有做功。
(5) 根据W=Gh可知,举起相同重力的杠铃时,运动员身材越矮,杠铃需要被提升的竖直高度就越小,人对杠铃做的功就越少,试举时更省力、更容易成功,因此举重运动员大多比较矮。
【答案】
(1) $3240J$
(2) 没有做功,因为在力的方向上没有移动距离。
(3) 没有做功,因为在力的方向上没有移动距离。
(4) 没有做功,因为运动员没有对杠铃用力。
(5) 身材矮,举起相同的杠铃时高度小,做功少,容易举起。
【知识点】
功的计算,做功的必要因素
【点评】
本题结合举重运动的真实场景命题,将功的公式计算、做功条件辨析和实际应用猜想结合起来,既考察了学生对基础公式的掌握能力,又能帮助学生深化理解做功的两个核心要素,避免对功的概念的死记硬背,引导学生用物理知识解释生活中的现象。
【难度系数】
0.8
这道题核心围绕功的相关知识展开,解题思路如下:
1. 第(1)问是功的计算,首先根据重力公式G=mg算出杠铃的重力,运动员对杠铃的举力和杠铃重力平衡、大小相等,再利用功的计算公式W=Fs=Gh,代入已知的杠铃升高的高度,就能算出对杠铃做的功。
2. 第(2)(3)(4)问判断是否做功,只需要紧扣做功的两个必要条件:①对物体施加了力;②物体在力的方向上移动了距离,两个条件同时满足才做功,逐一对照每个场景的受力和运动情况就能得出结论。
3. 第(5)问结合功的计算公式W=Gh反向推导,举起相同杠铃时重力G相同,运动员越矮,杠铃被提升的高度h越小,需要做的功就越少,试举就越容易成功,由此得出猜想结论。
【解析】
(1) 先计算杠铃的重力:
已知杠铃质量m=202.5kg,g取10N/kg,由G=mg可得:
G = mg = 202.5kg × 10N/kg = 2025N
运动员对杠铃的举力与杠铃重力大小相等,杠铃被提升的竖直高度h=1.6m,根据功的公式W=Gh可得:
W = Gh = 2025N × 1.6m = 3240J
(2) 杠铃在空中停留3s的过程中,运动员对杠铃施加了向上的举力,但杠铃在举力的竖直方向上没有移动距离,不满足做功的全部条件,因此运动员对杠铃没有做功。
(3) 运动员前后移动时,对杠铃的作用力方向竖直向上,而杠铃的移动方向为水平方向,杠铃在竖直向上的力的方向上没有移动距离,不满足做功条件,因此运动员对杠铃没有做功。
(4) 运动员放下杠铃后,杠铃下落过程中运动员不再对杠铃施加作用力,不满足做功的第一个必要条件,因此运动员对杠铃没有做功。
(5) 根据W=Gh可知,举起相同重力的杠铃时,运动员身材越矮,杠铃需要被提升的竖直高度就越小,人对杠铃做的功就越少,试举时更省力、更容易成功,因此举重运动员大多比较矮。
【答案】
(1) $3240J$
(2) 没有做功,因为在力的方向上没有移动距离。
(3) 没有做功,因为在力的方向上没有移动距离。
(4) 没有做功,因为运动员没有对杠铃用力。
(5) 身材矮,举起相同的杠铃时高度小,做功少,容易举起。
【知识点】
功的计算,做功的必要因素
【点评】
本题结合举重运动的真实场景命题,将功的公式计算、做功条件辨析和实际应用猜想结合起来,既考察了学生对基础公式的掌握能力,又能帮助学生深化理解做功的两个核心要素,避免对功的概念的死记硬背,引导学生用物理知识解释生活中的现象。
【难度系数】
0.8
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