Question

某同学自制了一个可以测人体重心位置的装置，如图所示，取一块与自己等长的木板，一端固定，另一端用轻质细绳通过一个滑轮悬挂起来（摩擦不计），在绳子末端的托盘上放一些重物，使木板水平平衡．如果该同学身高160cm、质量40kg，平躺到木板上后在托盘中再加上重为137.2N的物体，木板再次水平平衡．
（1）该装置中滑轮的作用是______．
（2）在测人体重心之前，先“在绳子末端的托盘上放一些重物，使木板水平平衡”，这样做的目的是______．
（3）请通过计算说明该同学的重心位置（g取9.8N/kg）．

Answer

（1）定滑轮的工作特点是可以改变力的方向．
（2）长木板构成杠杆模型，先在绳子末端的托盘上放一些重物是为了与长木板自重平衡．
（3）分析杠杆的各要素：动力为后来在托盘中的物重，阻力为人体自重，动力臂即人的身高，阻力臂就是人体重心到支点之间的长度距离．在此基础上依据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可解．
答：（1）改变力的方向
（2）排除木板重力对实验的影响
（3）【解析】
该同学的重心位置离O点的距离l2；
由：F1l1=F2l2得：
137.2N×160cm=40kg×9.8N/kg×l2
l2=56cm
答：该同学的重心位置离O点（头顶）的距离56cm．