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）在丙圖中畫出F2力臂L2．

（2）當α角增大時，L2 （變大/不變/變小），F1 （變大/不變/變小）．

（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/小）．

（4）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， （甲/乙）圖中的姿勢比較正確．

Answer 1

【答案】（1）如圖所示；（2） 變小 變小（3） 大 ； （4）乙

【解析】

試題分析：（1）延長F2作用線，由支點作其作用線的垂線，L2是其力臂，如上圖所示；（2）根據圖可知：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，根據杠桿平衡條件可知，F1變��；（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動，根據杠桿平衡條件可知：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。