Question

20．在人體中，骨骼在肌肉作用下圍繞關節(jié)軸轉動，它的作用和杠桿相同，稱為骨杠桿，人體的骨杠桿運動有三種形式（如圖所示，圖中重點指重力作用點，力點指動力作用點）．

（1）由圖可知，人踮起腳尖（通過小腿腓腸肌收縮用力）時的骨杠桿運動屬于省力杠桿．
（2）滑輪也是一種杠桿，使用一個定滑輪豎直提升質(zhì)量為50kg貨物至少需要500N的拉力．（g取10N/kg）
（3）如圖2，要將重為G的球推上一個臺階，畫出所加的最小推力的位置及方向（保留作圖軌跡）．

Answer 1

分析 （1）支點在腳尖處，人本身的重力是阻力，肌肉用力F是動力．根據(jù)力臂的定義，判斷動力臂和阻力臂的關系即可．
（2）定滑輪實質(zhì)是等臂杠桿，不省力也不費力，但可以改變作用力方向．
（3）支點到阻力作用線的距離是阻力臂；由杠平衡條件可知，在阻力與阻力臂一定的情況下，動力臂越大，動力越小，最大動力臂對應的動力最�。�

解答 解：（1）如圖：支點在腳尖處，人本身的重力是阻力，肌肉用力F是動力，所以動力臂是阻力臂的兩倍，根據(jù)杠桿平衡條件，動力是阻力的一半，這是一個省力杠桿；
（2）貨物的重力：G=mg=50kg×10N/kg=500N，因為使用定滑輪不省力，所以提升質(zhì)量為50kg貨物至少需要500N的拉力；
（3）由圖示可知，O點是支點，最大動力臂L₁是球的直徑，由杠桿平衡條件可知，在阻力與阻力臂一定時，動力臂最大時，動力（推力）F最小，最小推力F的作用點A及方向如圖所示：

故答案為：（1）省力；（2）500；（3）如圖所示．

點評 本題考查杠桿類型的判斷、定滑輪的特點以及杠桿平衡條件的應用，是一道綜合題目．