Question

1．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(gè)問題．把脊柱簡(jiǎn)化為杠桿如圖丙所示，脊柱可繞骶骨（軸）O轉(zhuǎn)動(dòng)，腰背部復(fù)雜肌肉的等效拉力F₁作用在A點(diǎn)，其實(shí)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(guān)節(jié)B點(diǎn)，在B點(diǎn)掛一重物代替箱子．用測(cè)力計(jì)沿F₁方向拉，使模型靜止，可測(cè)出腰背部復(fù)雜肌肉拉力的大�。�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(shí)驗(yàn)得出結(jié)論．

（1）在丙圖中畫出F₂力臂L₂．
（2）當(dāng)α角增大時(shí)，L₂變�。ㄗ兇�/不變/變�。�，F(xiàn)₁變�。ㄗ兇�/不變/變小）．
（3）如果考慮到人上半身的重力，那么腰背部肌肉的實(shí)際拉力將比丙圖中F₁要大（大/小）．
（4）對(duì)比甲乙兩種姿勢(shì)所對(duì)應(yīng)丙圖中的兩種狀態(tài)，由以下分析可得，乙（甲/乙）圖中的姿勢(shì)比較正確．

Answer 1

分析 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(gè)問題．把脊柱簡(jiǎn)化為杠桿如圖丙所示，脊柱可繞骶骨（軸）O轉(zhuǎn)動(dòng)，腰背部復(fù)雜肌肉的等效拉力F₁作用在A點(diǎn)，其實(shí)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(guān)節(jié)B點(diǎn)，在B點(diǎn)掛一重物代替箱子．用測(cè)力計(jì)沿F₁方向拉，使模型靜止，可測(cè)出腰背部復(fù)雜肌肉拉力的大�。�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(shí)驗(yàn)得出結(jié)論．

解答 解：（1）延長(zhǎng)F₂作用線，由支點(diǎn)作其作用線的垂線，L₂是其力臂．如圖：

（2）由圖可知：當(dāng)α角增大時(shí)，力臂L₂變��；由于拉力F₁的方向與脊柱夾角始終為12°，且OA這段距離不變，則O點(diǎn)到F₁作用線的距離不變，即動(dòng)力臂不變，阻力為箱子的重力不變，根據(jù)杠桿平衡條件可知，F(xiàn)₁變小；
（3）如果考慮到人上半身的重力，由于上半身的重力會(huì)阻礙杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)杠桿平衡條件可知：實(shí)際拉力將變大；
（4）比較甲、乙兩種姿勢(shì)可知：甲的支點(diǎn)太高，在搬起物體時(shí)，阻力臂減小得慢，則腰背部復(fù)雜肌肉的等效拉力F₁要比較長(zhǎng)時(shí)間的使用較大的力，所以甲姿勢(shì)不正確，乙姿勢(shì)比較正確．
故答案為：（1）如上圖；（2）變�。蛔冃�；（3）大；（4）乙．

點(diǎn)評(píng) 本題考查杠桿平衡條件的應(yīng)用，關(guān)鍵是力臂的變化判斷，所以本題應(yīng)首先根據(jù)畫出力臂．