题目内容

20.后端挑着装满道具的“百宝箱”,前端挑着由活动支架与花布组成的“戏台”,江西省非物质文化遗产传承人肖秋林就这样挑着担子四处游走,表演了40多年“一人一台戏”的布袋木偶戏,如图所示,假设“戏台”重100N,装了道具的“百宝箱”重200N,它们的悬挂点A、B之间距离为1.5m,扁担视作重力不计的硬直棒.
(1)挑起担子时,“百宝箱”被提高了0.6m,这一过程中,需要克服“百宝箱”重力做多少功?
(2)假设肩膀与扁担的接触点为O,当手不对扁担施加力的作用时,要使扁担在水平位置平衡,前端悬挂点A与点O的距离多大?
(3)当前端的“戏台”卸下后,左手在A点施加力,同样能使扁担在水平位置平衡,若肖师傅在站立时卸下“戏台”,则卸下“戏台”前后:
①扁担对肩膀压力不变(填“变大”、“变小”或“不变”)
②肖师傅对水平地面的压强如何变化?变化多大?(假设肖师傅的每只脚与地面的接触面积为200cm2)

分析 (1)已知“百宝箱”重力和提高的高度,可以得到克服重力做的功;
(2)已知硬直棒的长度、“百宝箱”、“戏台”的重力,根据杠杆平衡条件可以得到前端悬挂点A与点O的距离;
(3)①物体运动状态不变,合力为0;
②在受力面积一定时,压强与压力成正比;已知压力和受力面积,可以得到压强.

解答 解:
(1)克服“百宝箱”重力做的功为W=Gh=200N×0.6m=120J;
(2)设前端悬挂点A与点O的距离为L,则后端点B到O的距离为1.5m-L,
因为F1l1=F2l2,
所以200N×(1.5m-L)=100N×L,
解得L=1m;
(3)①扁担两端都挂着物体时,肩部受到的压力是物体拉力、扁担重力之和;当一端物体放下,但用手压住扁担时,扁担仍然是水平平衡的,说明此时肩部受到的压力没有变化;
②当“戏台”卸下后,肖师傅对地面的压力减小了△F=100N,而受力面积不变,由p=$\frac{F}{S}$知,压强减小;
对地面的压强减小了△p=$\frac{△F}{S}$=$\frac{100N}{2×0.02{m}^{2}}$=2500Pa.
答:
(1)克服“百宝箱”重力做功120J;
(2)前端悬挂点A与点O的距离为1m;
(3)①不变;
②压强减小,减小了2500Pa.

点评 此题是一道创新题,以传承非物质文化遗产项目之一--布袋木偶戏艺人为素材,考查了功、杠杆平衡条件和压强等规律和公式的应用,渗透了德育教育.

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