從地面上搬起重物我們的常見做法是彎腰(如圖*)或人下蹲彎曲膝蓋(如圖乙)把它搬起來,哪種方法好呢?下面就建立模...
問題詳情:
從地面上搬起重物我們的常見做法是彎腰(如圖*)或人下蹲彎曲膝蓋(如圖乙)把它搬起來,哪種方法好呢?下面就建立模型說明這個問題.把脊柱簡化為槓桿如圖*所示,脊柱可繞骶骨(軸)O轉動,腰背部複雜肌肉的等效拉力F1作用在A點,其實際作用方向與脊柱夾角為12°且保持不變,搬箱子拉力F2作用在肩關節B點,在B點掛一重物代替箱子.用測力計沿F1方向拉,使模型靜止,可測出腰背部複雜肌肉拉力的大小.接著,改變脊柱與水平面的夾角即可改變槓桿與水平面的夾角α,多次實驗得出結論.
(1)當α角增大時,F2的力臂L2 (變大/不變/變小),F1 (變大/不變/變小).
(2)如果考慮到人上半身的重力,那麼腰背部肌肉的實際拉力將比*圖中F1要 (大/小).
(3)對比*乙兩種姿勢所對應*圖中的兩種狀態,由以下分析可得, (*/乙)圖中的姿勢比較正確.
【回答】
【考點】槓桿的應用.
【分析】(1)做出力臂L2的示意圖,當α角增大時,由圖分析得出力臂L2變化,根據槓桿平衡條件即可判斷中F1的變化;
(2)如果考慮到人上半身的重力,根據重力對槓桿的作用,利用槓桿平衡條件即可判斷實際拉力的變化;
(3)比較兩種狀態下力臂L1變化,利用槓桿平衡條件即可判斷拉力的不同;根據拉力的大小變化可判斷姿勢的產生的後果.
【解答】解:(1)如圖為槓桿示意圖:
由圖可知:當α角增大時,力臂L2變小;由於拉力F1的方向與脊柱夾角始終為12°,且OA這段距離不變,則O點到F1作用線的距離不變,即動力臂不變,阻力為箱子的重力不變,根據槓桿平衡條件可知,F1變小;
(2)如果考慮到人上半身的重力,由於上半身的重力會阻礙槓桿的轉動,根據槓桿平衡條件可知:實際拉力將變大;
(3)比較*、乙兩種姿勢可知:*的支點太高,在搬起物體時,阻力臂減小得慢,則腰背部複雜肌肉的等效拉力F1要比較長時間的使用較大的力,所以*姿勢不正確,乙姿勢比較正確.
故*為:(1)變小;變小;(2)大;(3);(4)乙.
知識點:槓桿
題型:實驗,探究題
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