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）解：如圖所示：

（2）變小；變小
（3）大
（4）乙
【解析】解：（1）延長F2作用線，由支點作其作用線的垂線，L2是其力臂．如圖： ；（2）由圖可知：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變小；（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．
故答案為：（1）如上圖；（2）變小；變小；（3）大；（4）乙．
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．