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）當α角增大時，F2的力臂L2（變大/不變/變小），F1（變大/不變/變小）．
（2）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）．
（3）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）變小；變小
（2）大
（3）乙
【解析】解：（1）如圖為杠桿示意圖：
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；（2）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；（3）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）變小；變小；（2）大；（3）；（4）乙．
（1）做出力臂L2的示意圖，當α角增大時，由圖分析得出力臂L2變化，根據杠桿平衡條件即可判斷中F1的變化；（2）如果考慮到人上半身的重力，根據重力對杠桿的作用，利用杠桿平衡條件即可判斷實際拉力的變化；（3）比較兩種狀態下力臂L1變化，利用杠桿平衡條件即可判斷拉力的不同；根據拉力的大小變化可判斷姿勢的產生的后果．