Question

2．如圖所示，一體重為500N的老人用一扁擔(dān)挑著重物前行，在前端A處挑著重為100N的布袋，后端B處挑著重為200N的木箱，已知A、B間的距離為1.5m，扁擔(dān)視作重力不計(jì)的硬直棒．
（1）勻速挑起擔(dān)子時(shí)，木箱被提高了0.6m，這一過程中，老人需要克服木箱重力做了多少功？
（2）假設(shè)肩膀與扁擔(dān)的接觸點(diǎn)為O，當(dāng)手不對(duì)扁擔(dān)施加力的作用時(shí)，要使扁擔(dān)在水平位置平衡，前端懸掛點(diǎn)A與O點(diǎn)的距離多大？
（3）老人站立地面上時(shí)將A處的布袋卸下后，左手在A點(diǎn)施加力，同樣能使扁擔(dān)在水平位置平衡．布袋卸下前后，老人對(duì)地面的壓強(qiáng)變化有多大？（假設(shè)老人每只腳與地面的接觸面積為200cm²）

Answer 1

分析 （1）已知木箱重力和提高的高度，可以得到克服重力做的功；
（2）已知硬直棒的長(zhǎng)度布袋的重力，根據(jù)杠桿平衡條件可以得到前端懸掛點(diǎn)A與點(diǎn)O的距離；
（3）在受力面積一定時(shí)，壓強(qiáng)與壓力成正比；已知壓力和受力面積，可以得到壓強(qiáng)．

解答 解：
（1）克服木箱重力做的功為W=Gh=200N×0.6m=120J；
（2）設(shè)前端懸掛點(diǎn)A與點(diǎn)O的距離為L(zhǎng)，則后端點(diǎn)B到O的距離為1.5m-L，
因?yàn)镕₁l₁=F₂l₂，
所以200N×（1.5m-L）=100N×L，
解得L=1m；
（3）當(dāng)布袋卸下后，肖師傅對(duì)地面的壓力減小了△F=100N，而受力面積不變，由p=$\frac{F}{S}$知，壓強(qiáng)減小；
對(duì)地面的壓強(qiáng)減小了△p=$\frac{△F}{S}$=$\frac{100N}{2×0.02{m}^{2}}$=2500Pa．
答：
（1）克服木箱重力做功120J；
（2）前端懸掛點(diǎn)A與點(diǎn)O的距離為1m；
（3）壓強(qiáng)減小，減小了2500Pa．

點(diǎn)評(píng) 此題是一道創(chuàng)新題，以傳承非物質(zhì)文化遺產(chǎn)項(xiàng)目之一--布袋木偶戲藝人為素材，考查了功、杠桿平衡條件和壓強(qiáng)等規(guī)律和公式的應(yīng)用，滲透了德育教育．