Question

（2003?福州）學校組織同學們到農村參加社會實踐活動，小強第一次學習挑擔子，他做了以下三次試驗，請你根據各小題后的要求作答．
（1）他先在扁擔的兩端各掛上50N的重物，擔子很快就平穩地挑起來．這時他的肩膀應放在扁擔的什么位置？（只要回答，不要分析）
（2）接著，他又在扁擔的A端加上50N的重物，如圖所示，但他掌握不好擔子的平衡．請你用杠桿平衡知識，幫助他計算出肩膀應距B端多遠，擔子才能重新水平平衡？（扁擔質量忽略不計）
（3）然后，小強換用一根與肩膀接觸面積約是前根扁擔的

2

3

的窄扁擔，平穩地挑起與第二次同重的物體．這時，他明顯感覺到肩膀比第二次疼．針對這一現象，請你應用所學知識，通過計算、分析找出原因，并提出一個解決這一問題的辦法．

Answer 1

分析：（1）同學的肩膀作支點，扁擔為杠桿，兩端各掛上50N的重物，根據杠桿平衡條件，動力臂與阻力臂等長．
（2）由F₁L₁=F₂L₂求出距B端的距離．
（3）扁擔與肩膀的接觸面積發生了變化，根據壓強的知識，在壓力一定的情況下，受力面積減小，壓強增大．

解答：解：（1）因為F₁=F₂=50N由F₁L₁=F₂L₂得：L₁=L₂，所以這時他的肩膀應放在扁擔的中點位置．
（2）依題意A、B所受的拉力分別為F_A=2×50N=100N，F_B=50N；
設平衡時肩膀離B點距離為L₀，則距離A端的距離為L-L₀
由杠桿平衡條件得：F_A（L-L₀）=F_BL₀
∴肩膀離B點距離應為L₀=

FAL

LA+FB

=

100N×1.2m

100N+50N

=0.8m；
（3）已知S_窄=

2

3

S_寬
∵兩次物重相同，則扁擔對肩膀的壓力相同，即F_窄=F_寬
由壓強定義式得：

P窄

P寬

=

F窄 S窄

F寬 S寬

=

S寬

S窄

=

3

2

，則P_窄=1.5P_寬
∴挑同樣重物體，窄扁擔對肩膀壓強比寬扁擔對肩膀壓強大，肩膀更疼；
若要減小壓強，可以通過減小壓力或增大受力面積的方法，即換用寬扁擔挑擔子．
答：（1）他的肩膀應放在扁擔的中點．
（2）肩膀應距B端1.2m遠，擔子才能重新平衡
（3）壓力相同，受力面積減小，壓強增大，所以感到疼；可換用寬扁擔挑擔子．

點評：解答本題的關鍵是熟練應用杠桿的平衡條件及固體壓強的相關知識，需要認真讀題，理解題意．