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問題。把脊柱簡化為杠桿如圖丙所示，脊柱可繞骶骨（軸）O 轉動， 腰背部復雜肌肉的等效拉力 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 作用在肩關節 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，多次實驗得出結論．

（1）所謂物理模型，是人們為了研究物理問題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， 是以觀察和實驗為基礎，采用理想化的辦法所創造的，能再現事物本質和內在特性的一種簡化模型。下列選 項中沒有用到物理模型的是____________。

A.光線 B.盧瑟福提出的原子結構 C.磁場 D.光滑平面

（2）在丙圖中畫出 F2 力臂 L2．

（_____）

（3）當α角增大時，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、乙兩種姿勢所對應丙圖中的兩種狀態，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，是以觀察和實驗為基礎，采用理想化的辦法所創造的，能再現事物本質和內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；根據盧瑟福提出的原子結構特點構建了原子核的結構模型；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，不是物理模型，故選D。

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

（2）當α角增大時，支點到阻力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��；

（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，根據杠桿平衡條件可知：實際拉力也將變大；

（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，用甲姿勢腰背部復雜肌肉的等效拉力F1要使用較大的力，容易千萬損傷，則乙姿勢正確。