Question

4．如圖所示，某同學(xué)在做俯臥撐運(yùn)動(dòng)，可將他視為一個(gè)杠桿，
（1）此杠桿的支點(diǎn)為O（選填O，A或B）點(diǎn)．
（2）若該同學(xué)質(zhì)量為50kg，那么他將身體撐起，手受到的支持力至少為多少牛？若他在1min內(nèi)做了30個(gè)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？
（3）做俯臥撐運(yùn)動(dòng)時(shí)，該同學(xué)消耗的化學(xué)能大于（選填大于，等于或小于）克服自身重做功所需的能量．

Answer 1

分析 （1）支點(diǎn)是指杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，固定不動(dòng)的那個(gè)點(diǎn)；
（2）①將做俯臥撐的人看成杠桿的情況下，人的重力為阻力，手的支持力為動(dòng)力，動(dòng)力臂為0.9m+0.6m，阻力臂為0.9m，根據(jù)杠桿的平衡原理GL₁=FL₂可求出手的支持力；
②知道每次肩部上升的距離和支持力的大小，根據(jù)W=Fs求出做30個(gè)俯臥撐所做的功，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出功率；
（3）根據(jù)能量守恒定律，在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中，能的總量是保持不變的，而在做俯臥撐運(yùn)動(dòng)中，消耗的化學(xué)能是轉(zhuǎn)化為克服自身重所需的能量和運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)能．

解答 解：（1）根據(jù)做俯臥撐時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況可知，固定不動(dòng)的點(diǎn)是O點(diǎn)，即此杠桿的支點(diǎn)為O；
（2）①由杠桿平衡條件GL₁=FL₂可得，手受到的支持力：
F=$\frac{G{L}_{1}}{{L}_{2}}$=$\frac{mg{L}_{1}}{{L}_{2}}$=$\frac{50kg×10N/kg×0.9m}{0.9m+0.6m}$=300N；
②他在1min內(nèi)所做的功：
W=nF₁s=30×300N×0.4m=3600J，
做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{3600J}{60s}$=60W；
（3）因做俯臥撐時(shí)，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為克服自身重所需的能量和內(nèi)能，故消耗的化學(xué)能要大于克服自身重所需的能量．
答：（1）0；
（2）手受到的支持力至少為300N；他的功率至少為60W；
（3）大于．

點(diǎn)評(píng) 本題利用了俯臥撐這一常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)，考查了杠桿、功率、能量轉(zhuǎn)化三個(gè)知識(shí)點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，可以說(shuō)是一個(gè)非常好的題目，有利于鍛煉學(xué)生思維的靈活度．