8.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(zhuǎn)動,腰背部復(fù)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(guān)節(jié)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(fù)雜肌肉拉力的大�。又�,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(jié)論.

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

分析 (1)力臂L2是指從支點到力F2的作用線的距離;
(2)當α角增大時,由圖分析得出力臂L2變化,根據(jù)杠桿平衡條件即可判斷中F1的變化;
(3)如果考慮到人上半身的重力,根據(jù)重力對杠桿的作用,利用杠桿平衡條件即可判斷實際拉力的變化;
(4)比較兩種狀態(tài)下力臂L1變化,利用杠桿平衡條件即可判斷拉力的不同;根據(jù)拉力的大小變化可判斷姿勢的產(chǎn)生的后果.

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

(2)由圖可知:當α角增大時,力臂L2變小;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點到F1作用線的距離不變,即動力臂不變,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阻礙杠桿的轉(zhuǎn)動,根據(jù)杠桿平衡條件可知:實際拉力將變大;
(4)比較甲、乙兩種姿勢可知:甲的支點太高,在搬起物體時,阻力臂減小得慢,則腰背部復(fù)雜肌肉的等效拉力F1要比較長時間的使用較大的力,所以甲姿勢不正確,乙姿勢比較正確.
故答案為:(1)如上圖;(2)變��;變小;(3)大;(4)乙.

點評 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.

練習冊系列答案
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(4)比較C、D兩球,發(fā)現(xiàn)兩球運動的路徑雖然不同,但陷入沙深度相同,由此可得出結(jié)論:物體的重力勢能與物體運動的路徑無關(guān)(選填:“有關(guān)”或“無關(guān)”).
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