Question

小紅為了確定自己重心的位置，找來小明幫忙，并設計了如下圖所示的裝置將一塊木板懸掛起來（摩擦力不計），在繩子末端的托盤上放一些重物，使木板在水平位置平衡，然后她平躺在木板上，小明在托盤中再加上重為140N的物體后，木板再次在水平位置平衡．在此之前通過測量，她的身高為160cm，質量是40kg．
（1）裝置中滑輪的作用是______．
（2）在測定重心之前，“在繩子末端的托盤上放一些重物，使木板在水平位置平衡”，這樣做的目的是______．
（3）請幫小紅通過計算說明她重心的位置．

Answer 1

解：（1）裝置中的滑輪是一個定滑輪，定滑輪的作用是改變力的方向．
故答案為：改變力的方向
（2）因為木板本身有重量，在測定重心之前，在托盤中放上重物，讓木板在水平位置平衡的目的是消除木板重力對測量重心的影響，因為第二次還是讓木板在水平位置平衡，第一次放在托盤中的重物已經和木板的重力平衡了，對第二次的測量不再產生影響．
故答案為：消除木板重力對測量重心的影響
（3）木板可以看作是一個杠桿，支點為頭頂處的O點．
人的重力：G=mg=40kg×10N/kg=400N
根據杠桿的平衡條件：FL₁=GL₂
140N×160cm=400N×L₂
∴L₂==56cm
所以小紅重心的位置在距離頭頂（O點）56cm處．
分析：（1）定滑輪的作用是改變力的方向，但不能省力；
（2）在測定重心之前，讓木板在水平位置平衡的目的是消除木板重力對測量重心的影響，因為第二次還是讓木板在水平位置平衡，即使木板有重量，在托盤中第一次放上的重物已經和它平衡了，對第二次的測量不再產生影響；
（3）利用杠桿的平衡條件F₁L₁=F₂L₂，計算出她重心的位置．
點評：此題考查了：①定滑輪和動滑輪的特點；②杠桿的平衡條件FL₁=GL₂的靈活運用；③利用杠桿的平衡條件來進行相關的計算，在計算過程中，一定要注意力臂的大小．