1 如图所示,用手提起重物,从生物学的角度,可认为桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动。从物理学的角度,桡骨可以简化为杠杆。
(1)该杠杆的支点在哪里? 。(用图上标出的名称回答)
(2)在提起重物的过程中,重物通过绳索对手掌的力是(填“动”或“阻”)力。
(3)桡骨杠杆是(填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。

(1)肘关节 (2)阻 (3)费力
【解析】 (2)(3)

【分析】
本题考查杠杆的相关知识，需明确杠杆的支点、动力、阻力的定义，以及杠杆类型的判断方法：支点是杠杆绕着转动的固定点，动力是使杠杆转动的力，阻力是阻碍杠杆转动的力；动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆，等于为等臂杠杆，大于为省力杠杆。结合题目中桡骨的转动情况，逐一分析问题即可。
【解析】
(1) 杠杆的支点是杠杆绕着转动的固定点，由图可知，桡骨绕肘关节转动，因此支点为肘关节；
(2) 提起重物时，重物对手掌的力阻碍桡骨转动，属于阻力；
(3) 肱二头肌对桡骨拉力的力臂（动力臂）小于重物对手掌力的力臂（阻力臂），根据杠杆分类，动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆，因此桡骨杠杆是费力杠杆。
【答案】
(1) 肘关节 (2) 阻 (3) 费力
【知识点】
杠杆的支点，阻力的判断，杠杆的分类
【点评】
本题结合人体生理结构考查杠杆知识，将物理知识与生活实际结合，属于基础题，注重对杠杆核心概念的应用，难度适中。
【难度系数】
0.5

2 如图所示,小星在体育课上做仰卧起坐时,身体可看成杠杆模型。O为支点,A为小星身体的重心,肌肉的拉力F为动力。
(1)请你在图中画出小星所受重力的示意图及动力臂 $ l_1 $。
(2)小星在平躺至坐起的过程中,肌肉所施加的动力变化情况是(填“变大”“变小”或“不变”)。

(1)如图所示。 (2)变小
【解析】 (1)重力的方向是竖直向下的,从小星的重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段,用G表示,即为其所受重力示意图;过支点O作动力F作用线的垂线,该垂线段为动力臂l₁,如答案图所示。(2)小星在平躺至坐起的过程中,阻力和动力臂不变,阻力臂变小,根据杠杆平衡条件可知,肌肉所施加的动力变小。

【分析】
本题围绕杠杆模型展开，分为两小问：第一问需明确重力的方向、作用点，以及力臂的定义，以此完成作图；第二问需结合杠杆平衡条件，分析平躺至坐起过程中各力臂、阻力的变化，进而判断动力的变化。
【解析】
(1) 重力的方向始终竖直向下，作用点在小星的重心A处，因此从A点竖直向下画一条带箭头的线段，标注G，即为重力示意图；力臂是支点到力的作用线的垂直距离，过支点O作动力F作用线的垂线，该垂线段就是动力臂$ l_1 $，如答案图所示。
(2) 根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1 = F_2L_2 $，小星平躺至坐起时，阻力（自身重力G）大小不变，动力臂（支点O到F作用线的垂直距离）不变，而阻力臂（支点O到重力作用线的垂直距离）逐渐变小，代入公式可得动力 $ F_1 = \frac{GL_2}{L_1} $，因此肌肉施加的动力变小。
【答案】
(1) 如图所示。 (2) 变小
【知识点】
杠杆平衡条件，重力示意图，力臂的画法
【点评】
本题结合生活中的仰卧起坐场景，考查杠杆的基础应用，需要学生掌握力臂的作图方法和杠杆平衡条件的应用，属于基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.6

3 如图甲所示,小星做提踵训练(踮脚尖)。脚可简化为杠杆模型(如图乙所示),脚掌与地面的接触点O可看成;两小腿肌肉对脚跟的拉力可看成一个动力$F_1$,方向竖直向上,身体重力可看成阻力$F_2$,小星所受的重力为500 N。

(1)踮脚时脚可以看作是一个(填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆。
(2)当小星踮起脚尖(如图丙所示),OA长为6 cm,AB长为4 cm,静止时,两小腿肌肉的拉力$F_1$为N。
(3)小星通过单脚站立进行提踵训练,可以更有效地锻炼小腿肌肉,请你运用物理知识分析说明原因。

支点
(1)省力
(2)300
(3)原来两小腿肌肉的拉力F₁=300 N,通过单脚站立进行提踵训练,变为了一个小腿肌肉的拉力F₁'=300 N,拉力变大,故可以更有效锻炼小腿肌肉。

【分析】首先，明确杠杆的支点是杠杆绕着转动的固定点，脚掌与地面接触点O是脚绕转动的点，即为支点。判断杠杆类型需比较动力臂和阻力臂的大小：动力$F_1$的力臂为$OB$，阻力$F_2$的力臂为$OA$，计算两者长度后，动力臂大于阻力臂则为省力杠杆。计算拉力$F_1$需运用杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，代入对应力臂和阻力即可求解。分析单脚锻炼更有效时，需对比单脚与双脚时小腿拉力的大小，结合杠杆平衡条件判断拉力变化。
【解析】
脚掌绕O点转动，因此O是杠杆的支点。
(1) 动力$F_1$的力臂$OB=OA+AB=6\ \mathrm{cm}+4\ \mathrm{cm}=10\ \mathrm{cm}$，阻力$F_2$的力臂$OA=6\ \mathrm{cm}$，由于动力臂大于阻力臂，所以该杠杆是省力杠杆。
(2) 根据杠杆平衡条件$F_1 · OB = F_2 · OA$，已知$F_2=G=500\ \mathrm{N}$，代入数值得：$F_1 × 10\ \mathrm{cm}=500\ \mathrm{N} × 6\ \mathrm{cm}$，解得$F_1=\frac{500\ \mathrm{N} × 6\ \mathrm{cm}}{10\ \mathrm{cm}}=300\ \mathrm{N}$。
(3) 双脚提踵时，总重力由两个小腿肌肉的拉力共同承担，单个小腿拉力较小；单脚站立时，总重力由单个小腿肌肉的拉力承担，此时小腿肌肉的拉力变大，因此可以更有效锻炼小腿肌肉。
【答案】支点；(1)省力；(2)300；(3)双脚提踵时，总重力由两个小腿肌肉的拉力共同承担，单个小腿拉力较小；单脚站立时，总重力由单个小腿肌肉的拉力承担，拉力变大，故可以更有效锻炼小腿肌肉。
【知识点】杠杆的支点、杠杆的分类、杠杆平衡条件
【点评】本题结合生活中的提踵训练，将物理杠杆知识与实际运动场景结合，考查学生对杠杆五要素、平衡条件的理解与应用，同时要求能分析实际问题中力的变化，体现了物理知识的实用性。
【难度系数】0.5

4 “低头族”长时间低头看手机，会引起颈部肌肉损伤。人的头部A、颈部肌肉B和颈椎，可看成一个杠杆（支点在颈椎O处），颈部肌肉活动较少距离，头部就能运动较长距离。当头部为竖直状态时，颈部肌肉的B提供的拉力为零（如图甲），当头部低下时，颈部肌肉会主动提供一定的拉力$F_1$，使头颈部保持平衡，$F_1$方向如图乙所示。
(1)如图乙所示，低头时，人的头部、颈椎和颈部肌肉所组成的杠杆为（填“费力”或“省力”）杠杆。
(2)请解释为什么低头角度越大，颈部肌肉的拉力会越大？。
(3)请你就预防和延缓颈肌损伤提出一个合理化的建议：。

(1)费力
(2)根据杠杆的平衡条件可知,在阻力和动力臂一定时,低头角度越大,阻力臂越大,动力会越大,即颈部肌肉的拉力会越大
(3)尽量减小低头的角度;不要长时间低头做事;低头时间久了要抬头休息等(答案合理即可)

【分析】
本题围绕“低头族”颈部受力问题，考查杠杆的相关知识。解题思路：(1)判断杠杆类型需确定支点、动力、阻力，比较动力臂与阻力臂的大小关系；(2)利用杠杆平衡条件，结合低头角度变化对阻力臂的影响，分析拉力的变化；(3)根据拉力与低头角度的关系，提出预防颈肌损伤的合理建议。
【解析】
(1) 该杠杆的支点为O，阻力是头部的重力G，阻力臂是支点O到重力G作用线的垂直距离；动力是颈部肌肉的拉力F₁，动力臂是支点O到F₁作用线的垂直距离。由图乙可知，动力臂小于阻力臂，根据杠杆分类，动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆，因此该杠杆是费力杠杆。
(2) 根据杠杆平衡条件：$F_1L_1 = GL_2$（$L_1$为动力臂，$L_2$为阻力臂）。头部重力G是阻力，大小不变，动力臂$L_1$基本不变；当低头角度越大时，阻力臂$L_2$越大，由$F_1=\frac{GL_2}{L_1}$可知，$L_2$增大则$F_1$增大，即颈部肌肉的拉力越大。
(3) 结合拉力随低头角度增大而变大的结论，可提出建议：尽量减小低头的角度，避免长时间低头，低头一段时间后抬头活动颈部等（合理即可）。
【答案】
(1)费力；(2)根据杠杆的平衡条件，在阻力和动力臂一定时，低头角度越大，阻力臂越大，动力（颈部肌肉的拉力）越大；(3)尽量减小低头的角度（或不要长时间低头、低头久了抬头休息等，合理即可）
【知识点】
杠杆分类；杠杆平衡条件；生活中的杠杆应用
【点评】
本题将物理知识与生活实际结合，以“低头族”颈肌损伤为背景，考查杠杆的核心知识点，既要求学生掌握杠杆的分析方法，又引导学生关注健康问题，体现了物理学科的实用性。
【难度系数】
0.6