Question

俯臥撐運動對發展力量素質，提高人體生理機能，發展平衡和支撐能力起著重要作用．如圖所示，某同學在做俯臥撐運動，可將他視為一個杠桿：（1）此杠桿的支點為

O

（選填“O”、“A”或“C”）點．做俯臥撐運動時，該同學消耗的化學能

大于

（選填“大于”、“等于”或“小于”）克服自身重所需的能量．
（2）若該同學質量為50kg，那么他將身體撐起，每只手受到支持力至少為多少牛？若他在1min內做了30個俯臥撐，每次肩部上升的距離均為0.4m，則他的功率至少為多少瓦特？（g=10N/kg）

Answer 1

分析：（1）支點是指杠桿繞著轉動的固定點；根據能量守恒定律，在能量轉換過程中，能的總量是保持不變的．而在做俯臥撐運動中，消耗的化學能是轉化為克服自身重做功所需的能量和運動時產生的內能．
（2）將做俯臥撐的人看成杠桿的情況下，則人的重力為阻力，手的支持力為動力，動力臂為0.9+0.6m，阻力臂為0.9m，根據杠桿的平衡原理GL₁=FL₂可求出手的支持力；
先根據公式W=FS求出做功的多少，再根據P=

W

t

求出功率．

解答：解：
（1）根據做俯臥撐時的運動情況可知，固定不動的點是O點，即此杠桿的支點為O；
因做俯臥撐時，是化學能轉化為克服自身重做功所需的能量和內能，故消耗的化學能要大于克服自身重所需的能量．
（2）由圖知，阻力G=mg=50kg×10N/kg=500N，阻力臂L₁=0.9m，動力臂L₂=0.9+0.6m=1.5m，
根據GL₁=FL₂可得：
F=

GL1

L2

=

500N×0.9m

1.5m

=300N
因有兩只手在支撐，故每只手受到的支持力F′=

F

2

=

300N

2

=150N；
每做一個俯臥撐做的功：
W=FS=300N×0.4m=120J，
1分鐘內做功：
W′=120J×30=3600J，
則1分鐘內做30個俯臥撐的功率：
P=

W′

t

=

3600J

60s

=60W
故答案為：（1）O；大于；
（2）每只手的支持力150N，功率60W．

點評：本題利用了俯臥撐這一常見的運動，考查了杠桿、功率、能量轉化三個知識點，綜合性較強，可以說是一個非常好的題目，有利于鍛煉學生思維的靈活度．