Question

（2003?福州）學(xué)校組織同學(xué)們到農(nóng)村參加社會實(shí)踐活動，小強(qiáng)第一次學(xué)習(xí)挑擔(dān)子，他做了以下三次試驗(yàn)，請你根據(jù)各小題后的要求作答．
（1）他先在扁擔(dān)的兩端各掛上50N的重物，擔(dān)子很快就平穩(wěn)地挑起來．這時(shí)他的肩膀應(yīng)放在扁擔(dān)的什么位置？（只要回答，不要分析）
（2）接著，他又在扁擔(dān)的A端加上50N的重物，如圖所示，但他掌握不好擔(dān)子的平衡．請你用杠桿平衡知識，幫助他計(jì)算出肩膀應(yīng)距B端多遠(yuǎn)，擔(dān)子才能重新水平平衡？（扁擔(dān)質(zhì)量忽略不計(jì)）
（3）然后，小強(qiáng)換用一根與肩膀接觸面積約是前根扁擔(dān)的

2

3

的窄扁擔(dān)，平穩(wěn)地挑起與第二次同重的物體．這時(shí)，他明顯感覺到肩膀比第二次疼．針對這一現(xiàn)象，請你應(yīng)用所學(xué)知識，通過計(jì)算、分析找出原因，并提出一個(gè)解決這一問題的辦法．

Answer 1

分析：（1）同學(xué)的肩膀作支點(diǎn)，扁擔(dān)為杠桿，兩端各掛上50N的重物，根據(jù)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(dān)與肩膀的接觸面積發(fā)生了變化，根據(jù)壓強(qiáng)的知識，在壓力一定的情況下，受力面積減小，壓強(qiáng)增大．

解答：解：（1）因?yàn)镕₁=F₂=50N由F₁L₁=F₂L₂得：L₁=L₂，所以這時(shí)他的肩膀應(yīng)放在扁擔(dān)的中點(diǎn)位置．
（2）依題意A、B所受的拉力分別為F_A=2×50N=100N，F(xiàn)_B=50N；
設(shè)平衡時(shí)肩膀離B點(diǎn)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(diǎn)距離應(yīng)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(dān)對肩膀的壓力相同，即F_窄=F_寬
由壓強(qiáng)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(dān)對肩膀壓強(qiáng)比寬扁擔(dān)對肩膀壓強(qiáng)大，肩膀更疼；
若要減小壓強(qiáng)，可以通過減小壓力或增大受力面積的方法，即換用寬扁擔(dān)挑擔(dān)子．
答：（1）他的肩膀應(yīng)放在扁擔(dān)的中點(diǎn)．
（2）肩膀應(yīng)距B端1.2m遠(yuǎn)，擔(dān)子才能重新平衡
（3）壓力相同，受力面積減小，壓強(qiáng)增大，所以感到疼；可換用寬扁擔(dān)挑擔(dān)子．

點(diǎn)評：解答本題的關(guān)鍵是熟練應(yīng)用杠桿的平衡條件及固體壓強(qiáng)的相關(guān)知識，需要認(rèn)真讀題，理解題意．