Question

某同學自制了一個可以測人體重心位置的裝置，如圖所示，取一塊與自己等長的木板，一端固定，另一端用輕質細繩通過一個滑輪懸掛起來（摩擦不計），在繩子末端的托盤上放一些重物，使木板水平平衡．如果該同學身高160cm、質量40kg，平躺到木板上后在托盤中再加上重為137.2N的物體，木板再次水平平衡．
（1）該裝置中滑輪的作用是______．
（2）在測人體重心之前，先“在繩子末端的托盤上放一些重物，使木板水平平衡”，這樣做的目的是______．
（3）請通過計算說明該同學的重心位置（g取9.8N/kg）．

Answer 1

【答案】分析：（1）定滑輪的工作特點是可以改變力的方向．
（2）長木板構成杠桿模型，先在繩子末端的托盤上放一些重物是為了與長木板自重平衡．
（3）分析杠桿的各要素：動力為后來在托盤中的物重，阻力為人體自重，動力臂即人的身高，阻力臂就是人體重心到支點之間的長度距離．在此基礎上依據杠桿平衡條件F₁l₁=F₂l₂可解．
解答：答：（1）改變力的方向
（2）排除木板重力對實驗的影響
（3）解：該同學的重心位置離O點的距離l₂；
由：F₁l₁=F₂l₂得：
137.2N×160cm=40kg×9.8N/kg×l₂
l₂=56cm
答：該同學的重心位置離O點（頭頂）的距離56cm．
點評：運用杠桿平衡條件解題必須從確定杠桿各要素入手．同時此題也為我們展現了一中特殊法測定人體重心的實驗方法．