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(gè)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(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。用測力計(jì)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(shí)驗(yàn)得出結(jié)論．

（1）所謂物理模型，是人們?yōu)榱搜芯课锢韱栴}方便和探討物理事物本身而對研究對象所作的一種簡化描述， 是以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，采用理想化的辦法所創(chuàng)造的，能再現(xiàn)事物本質(zhì)和內(nèi)在特性的一種簡化模型。下列選 項(xiàng)中沒有用到物理模型的是____________。

A.光線 B.盧瑟福提出的原子結(jié)構(gòu) C.磁場 D.光滑平面

（2）在丙圖中畫出 F2 力臂 L2．

（_____）

（3）當(dāng)α角增大時(shí)，L2______（選填“變大”“不變”或“變小”），F1_______（選填“變大”“不變”或“變 小”）。

（4）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_______（選填“大”或“小”）。

（5）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，________（選填“甲”或“乙”）圖 中的姿勢比較正確．

Answer 1

【答案】D 變小 變小 大 乙

【解析】

（1）所謂物理模型，是以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，采用理想化的辦法所創(chuàng)造的，能再現(xiàn)事物本質(zhì)和內(nèi)在特性的一種簡化模型。

用帶箭頭的直線表示光線是建立的物理模型；根據(jù)盧瑟福提出的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)構(gòu)建了原子核的結(jié)構(gòu)模型；人們用帶箭頭的曲線表示磁場的方向及分布特征，是物理模型；光滑平面只是一種理想化的假設(shè)，不是物理模型，故選D。

（1）力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離，所以延長F2作用線，由支點(diǎn)向作用線畫垂線，如圖L2是其力臂：

（2）當(dāng)α角增大時(shí)，支點(diǎn)到阻力F2的距離變小，即力臂L2變�。�

拉力F1的方向與脊柱夾角始終為12°，故動力臂不變，阻力不變，則杠桿平衡條件可知，動力F1變小；

（3）如果考慮到人上半身的重力，由于上半身的重力是阻力的一部分，即阻力更大，根據(jù)杠桿平衡條件可知：實(shí)際拉力也將變大；

（4）甲、乙兩種姿勢可知：甲姿勢α角小，由（2）分析知，需要的動力F1更大，而乙姿勢α角大，需要的動力F1小一些，所以在搬起物體時(shí)，用甲姿勢腰背部復(fù)雜肌肉的等效拉力F1要使用較大的力，容易千萬損傷，則乙姿勢正確。