Question

【題目】從地面上搬起重物我們的常見做法是彎腰（如圖甲）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。把脊柱簡化為杠桿如圖丙所示，脊柱可繞骶骨（軸）O轉動，腰背部復雜肌肉的等效拉力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，可測出腰背部復雜肌肉拉力的大小。接著，改變脊柱與水平面的夾角即可改變杠桿與水平面的夾角α，多次實驗得出結論。

(1)在圖丙中畫出F2力臂L2______；

(2)當α角增大時，L2______（選填“變大”、“不變”或“變小”），F1______（選填“變大”、“不變”或“變小”），你判斷F1如何變化的依據是：______；

(3)對比甲乙兩種姿勢所對應丙圖中的兩種狀態，由以上分析得，______（選填“甲”或“乙”）圖中的姿勢比較正確。

Answer 1

【答案】 變小 變小 根據杠桿平衡條件F1L1=F2L2，當α角增大時，動力臂L1不變，阻力F2=G不變，但阻力臂L2變小了，故動力F1變小 乙

【解析】

(1)[1]先延長阻力F2的作用線，然后過支點O做F2的作用線的垂線，O點到垂足的線段即為阻力臂L2，如圖所示：

(2)[2][3][4]當α角增大時，由圖分析可知，L2變小，F1變小，判斷F1如何變化的依據是：根據杠桿平衡條件F1L1=F2L2，當α角增大時，動力臂L1不變，阻力F2=G不變，但阻力臂L2變小了，故動力F1變小。

(3)[5]對比甲乙兩種姿勢所對應丙圖中的兩種狀態，由以上分析得，乙圖中的姿勢比較正確。