Question

10．“暴走”是一種快速的徒步運動方式．觀察分析人走路情形，可以將人的腳視為一根杠桿，如圖所示，行走時人的腳掌前端是支點，人體受到的重力是阻力，小腿肌肉施加的力是動力．已知某人的質量為80kg，g=l0N/kg．

運動方式	散步	快走	慢跑	快跑
消耗能量E/J	315	1165.5	1260	1764

（1）請畫出小腿肌肉施加的拉力F的力臂l₁．
（2）根據圖片，估算小腿肌肉產生的拉力是400N．
（3）人向前走一步的過程中，重心升高約4cm，人克服自身重力約做了32J的功．
（4）通過查閱資料：人以不同方式徒步運動半小時，消耗人體內的能量如上表所示．請你從能量角度分析“暴走”能健身的原因：人運動的速度越大，在單位時間內消耗的能量越多．

Answer 1

分析 （1）從支點到力的作用點的距離叫作力臂；
（2）根據杠桿的平衡條件求出拉力；
（3）根據W=Gh求出功；
（4）根據做功的大小分析．

解答 解：（1）從O點做力F的作用線的垂線，該垂線為F的力臂，如圖：
；
（2）人的重力為：G=mg=80kg×10N/kg=800N；
由圖可知，力F的力臂大約是G的力臂的二倍，根據杠桿的平衡條件可知：F=$\frac{G{L}_{G}}{{L}_{F}}$=800N×$\frac{1}{2}$=400N；
（3）人克服自身重力所做的功為：W=Gh=800N×0.04m=32J；
（4）由表格中的信息可知，人運動的速度越大，在單位時間內消耗的能量越多，這個更能健身．
故答案為：（1）如圖；（2）400；（3）32；（4）人運動的速度越大，在單位時間內消耗的能量越多．

點評 本題考查了力臂的畫法、杠桿的平衡條件、功的計算、能量的轉化，是一道基礎題．