Question

从地面上搬起重物我们的常见做法是弯腰（如图甲）或人下蹲弯曲膝盖（如图乙）把它搬起来，哪种方法好呢？下面就建立模型说明这个问题。把脊柱简化为杠杆如图丙所示，脊柱可绕骶骨（轴）O转动，腰背部复杂肌肉的等效拉力F₁作用在A点，其实际作用方向与脊柱夹角为12°且保持不变，搬箱子拉力F₂作用在肩关节B点，在B点挂一重物代替箱子。用测力计沿F₁方向拉，使模型静止，可测出腰背部复杂肌肉拉力的大小。接着，改变脊柱与水平面的夹角即可改变杠杆与水平面的夹角α，多次实验得出结论。

(1)在图丙中画出F₂力臂L₂______；

(2)当α角增大时，L₂______（选填“变大”、“不变”或“变小”），F₁______（选填“变大”、“不变”或“变小”），你判断F₁如何变化的依据是：______；

(3)对比甲乙两种姿势所对应丙图中的两种状态，由以上分析得，______（选填“甲”或“乙”）图中的姿势比较正确。

Answer

变小 变小 根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2，当α角增大时，动力臂L1不变，阻力F2=G不变，但阻力臂L2变小了，故动力F1变小 乙

【解析】

(1)[1]先延长阻力F2的作用线，然后过支点O做F2的作用线的垂线，O点到垂足的线段即为阻力臂L2，如图所示：

(2)[2][3][4]当α角增大时，由图分析可知，L2变小，F1变小，判断F1如何变化的依据是：根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2，当α角增大时，动力臂L1不变，阻力F2=G不变，但阻力臂L2变小了，故动力F1变小。

(3)[5]对比甲乙两种姿势所对应丙图中的两种状态，由以上分析得，乙图中的姿势比较正确。