内容正文:
物理
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模块四 力学
大单元1 机械运动 力 运动和力
大单元情境练:“天工 Ultra”人形机器人跑半马
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2025年4月19日,北京亦庄半程马拉松暨全球首场人形机器人半程马
拉松比赛举行.北京人形机器人创新中心自研的全尺寸人形机器人“天工
”,用时2小时40分42秒跑完 公里,成为首个完成半程马拉松
的人形机器人.这一壮举不仅是具身智能机器人运动能力的重要里程碑,更
显著提升了机器人在复杂环境下的自主适应能力、长时间运行的稳定性和
可靠性,为未来人形机器人的大规模产业化应用奠定了坚实基础.
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(1)如图所示,比赛过程中,以__________________为参照物,“天工
”机器人是运动的;若以“天工 ”身上贴的号码布为参照物,“天工
”是______(选填“静止”或“运动”)的.
地面(或广告牌)
静止
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(2)“天工 ”机器人的脚掌上有各种花纹,其目的是增大________
(选填“摩擦力”或“压强”);当机器人站在水平地面上静止时,它受到的
重力和地面对它的支持力是一对______力,地面对它的支持力和________
(3)“天工 ”匀速经过一段圆弧形道路时,它处于
________(选填“平衡”或“非平衡”)状态,其运动状态
是______(选填“变化”或“不变”)的.
_______力是一对相互作用力.
摩擦力
平衡
它对地
非平衡
变化
面的压
(4)如果正在奔跑的“天工 ”受到的外力全部消失,它将会_________
___________,你判断的理论依据是______________.
一直做匀
速直线运动
牛顿第一定律
(5)“天工 ”奔跑的时候,如果不小心脚被一块石头绊倒,它会_____
(选填“前趴”或“后仰”),你判断的理由是__________________________
________________________________________________________________.
前趴
“天工”运动着的脚受到石头的阻力会停下来,而上半身由于惯性还会继续向前运动,所以会前趴
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(6)为了提高“天工 ”机器人的灵活性,下列措施
不符合要求的是( )
A. 用密度较小的材料制造机器人
B. 减小机器人各“关节”处的摩擦
C. 降低机器人的身高,增大脚掌的面积
D. 选择大功率电动机给机器人提供动力
√
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(7)在全球首个人形机器人半程马拉松比赛中,“天工 ”机器人夺得
本届冠军,整个比赛过程可近似看成匀速直线运动.“天工 ”在比赛中
的相关数据见表格,取 .求:
奔跑驱动力 平均速度
奔跑功率 一块电池的总能量
比赛里程 电动机的工作效率(电池总能
量转化为机械能的效率)
①完成整个比赛总耗时多久?
②整个比赛过程,奔跑驱动力做的有用功是多少?
③一块电池能供机器人跑多远?
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①完成整个比赛总耗时多久?
解:①根据表中数据可知比赛的路程为
,机器人
的平均速度为 ,
根据 可得,完成整个比赛总耗时:
,
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②整个比赛过程,奔跑驱动力做的有用功是多少?
②由表中数据可知,机器人奔跑的功率
,根据 可
得,奔跑驱动力做的有用功:
;
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③一块电池能供机器人跑多远?
③根据 可得,一块电池所能提供的有用功:
,
根据 可得,一块电池能供机器人跑的路程:
.
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$