在日常活动中,人体或人体的一部分符合杠杆的特点,从而建立起杠杆模型,画出对应的杠杆示意图,从中确定出支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂,然后根据杠杆的平衡条件进行分析求解。
(株州中考)采用如图所示站姿锻炼手臂力量:双脚并拢,脚尖O触地,脚后跟踮起,手臂水平,手掌支撑在竖直墙壁上的A点,B为人体重心所在位置。锻炼时,躯体伸直,手臂弯曲和伸直动作交替进行。现要估测手掌对墙壁的压力F.(g为已知常量)
(1)用体重计称量出人体的体重(质量)m:用卷尺分别测量出 两点间的竖直距离l1和 两点间的水平距离l2:(填“A、O”或“B、O”)
(2)手掌对墙壁的压力F= (用已知和测得的物理量表示);
(3)锻炼时,脚尖离开墙壁越远,手掌对墙壁的压力就越 。
解析:采用如图所示站姿锻炼手臂力量:双脚并拢,脚尖O触地,脚后跟踮起,手臂水平,手掌支撑在竖直墙壁上的A点,B为人体重心所在位置。锻炼时,躯体伸直,此时人体可看作为一个杠杆,如图所示,脚尖O为支眯,人体的重力G为阻力,则墙对手掌的支持力为动力F
(1)用体重计称量出人体的体重(质量)m,以脚尖O为支点,支持力F的力臂为A、O两点间的竖直距离,重力G的力臂为B、O两点间的水平距离,用卷尺分别测量出A、O两点间的竖直距离L1和B、O两点间的水平距离L2,有了阻力G,动力臂L1和阻力臂L2,为估测墙臂对手的支持力打下基础。
(2)由杠杆的平衡条件可得F′×L1=mgL2,
所以墙壁对手掌的支持力:F′=mgL2/L1;
支持力与手对墙壁的压力是一对相互作用力,
故F=F′
(3)由F×L1=mgL2可知,锻炼时,脚尖离开墙壁越远,L1减小,L2增大,质量不变,重力不变,手掌对墙壁的压力就越大。
故答案为:(1)A、O;B、O;(2)mgL2/L1;(3)大
练习
如图是人的手臂骨骼与肌肉的生理结构示意图,实质上可将手臂看成一个杠杆,当手中托的物体静止时,重物对手的压力可看成对杠杆阻力,则肱二头肌收缩对杠杆产生的力应为力,肘部O点可看成杠杆的,从图中可看出人的手臂实质上是一个杠杆(选填“省力”或“费力”)。
答案:动支点费力
2.如图所示,小明正在做俯卧撑,把他的身体看作一个杠杆,O为支点,A为重心,他的体重为N。地面对手的支持力F的力臂是________m,大小为________N。
答案:1.