12. 骨骼、肌肉和关节构成了人体的运动系统,最基本的运动都是肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的,其模型就是杠杆。如图所示是踮脚时的示意图,人体的重力为阻力,小腿肌肉施加的拉力为动力。重600N的小明在1min内完成50个双脚同时踮起动作,每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度是9cm。求小腿肌肉对每只脚的拉力。

答案
解:
1. 杠杆平衡条件:$F_1L_1 = F_2L_2$($F_1$为动力,$L_1$为动力臂;$F_2$为阻力,$L_2$为阻力臂)。
2. 阻力及阻力臂:
小明重力$G = 600N$,双脚踮脚,每只脚承担阻力$F_2=\frac{G}{2}=\frac{600N}{2}=300N$;
由图乙知,阻力臂$L_2 = 8cm$。
3. 动力臂:由图乙,动力臂$L_1 = 8cm + 4cm = 12cm$。
4. 计算动力:
由$F_1L_1 = F_2L_2$得:
$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}=\frac{300N × 8cm}{12cm}=200N$。
结论:小腿肌肉对每只脚的拉力为$200N$。
$\boxed{200N}$
1. 杠杆平衡条件:$F_1L_1 = F_2L_2$($F_1$为动力,$L_1$为动力臂;$F_2$为阻力,$L_2$为阻力臂)。
2. 阻力及阻力臂:
小明重力$G = 600N$,双脚踮脚,每只脚承担阻力$F_2=\frac{G}{2}=\frac{600N}{2}=300N$;
由图乙知,阻力臂$L_2 = 8cm$。
3. 动力臂:由图乙,动力臂$L_1 = 8cm + 4cm = 12cm$。
4. 计算动力:
由$F_1L_1 = F_2L_2$得:
$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}=\frac{300N × 8cm}{12cm}=200N$。
结论:小腿肌肉对每只脚的拉力为$200N$。
$\boxed{200N}$
13. 杆秤是一种用来测量物体质量的工具。小金尝试做了如图所示的杆秤。在秤盘上不放重物时,将秤砣移至O点提纽处,杆秤恰好水平平衡,于是小金将此处标为“0”刻度。当秤盘上放一个质量为2kg的物体时,秤砣移到B处,恰好能使杆秤水平平衡,测得OA=5cm,OB=10cm。
(1)计算秤砣的质量。
(2)小金在B处标的刻度应为
(3)当秤盘上放一个质量为2kg的物体时,若换用一个质量更大的秤砣,移动秤砣使杆秤再次水平平衡时,其读数

(1)计算秤砣的质量。
(2)小金在B处标的刻度应为
2 kg
kg。若图中OC=2OB,则C处的刻度应为4 kg
kg。(3)当秤盘上放一个质量为2kg的物体时,若换用一个质量更大的秤砣,移动秤砣使杆秤再次水平平衡时,其读数
<
(选填“<”或“>”)2kg,由此可知一杆杆秤不能随意更换秤砣。答案
(1) $1 kg$
(2) $2 kg$,$4 kg$
(3) $<$
解析
(1) 根据杠杆平衡条件:$G_{物体} × OA = G_{秤砣} × OB$
$m_{物体}g × OA = m_{秤砣}g × OB$
$2 × g × 5 = m_{秤砣} × g × 10$
$m_{秤砣} = \frac{2 × 5}{10} = 1 kg$
(2)
$B$处刻度:$2 kg$
$C$处:$OC = 2OB = 20 cm$
根据杠杆平衡条件:$G_{物体} × OA = G_{秤砣} × OC$
$m_{物体}g × 5 = 1 × g × 20$
$m_{物体} = \frac{20}{5} = 4 kg$
$C$处刻度:$4 kg$
(3)
若换用更大质量的秤砣,移动秤砣使杆秤再次水平平衡时,其读数$<2 kg$
$m_{物体}g × OA = m_{秤砣}g × OB$
$2 × g × 5 = m_{秤砣} × g × 10$
$m_{秤砣} = \frac{2 × 5}{10} = 1 kg$
(2)
$B$处刻度:$2 kg$
$C$处:$OC = 2OB = 20 cm$
根据杠杆平衡条件:$G_{物体} × OA = G_{秤砣} × OC$
$m_{物体}g × 5 = 1 × g × 20$
$m_{物体} = \frac{20}{5} = 4 kg$
$C$处刻度:$4 kg$
(3)
若换用更大质量的秤砣,移动秤砣使杆秤再次水平平衡时,其读数$<2 kg$
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