Question

4．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B）點．
（2）若該同學質量為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？
（3）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）克服自身重做功所需的能量．

Answer 1

分析 （1）支點是指杠桿轉動時，固定不動的那個點；
（2）①將做俯臥撐的人看成杠桿的情況下，人的重力為阻力，手的支持力為動力，動力臂為0.9m+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；
②知道每次肩部上升的距離和支持力的大小，根據W=Fs求出做30個俯臥撐所做的功，根據P=$\frac{W}{t}$求出功率；
（3）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所需的能量和運動時產生的內能．

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；
（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，是化學能轉化為克服自身重所需的能量和內能，故消耗的化學能要大于克服自身重所需的能量．
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．