Question

4．如图所示，某同学在做俯卧撑运动，可将他视为一个杠杆，
（1）此杠杆的支点为O（选填O，A或B）点．
（2）若该同学质量为50kg，那么他将身体撑起，手受到的支持力至少为多少牛？若他在1min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4m则他的功率至少为多少瓦特？
（3）做俯卧撑运动时，该同学消耗的化学能大于（选填大于，等于或小于）克服自身重做功所需的能量．

Answer 1

分析 （1）支点是指杠杆转动时，固定不动的那个点；
（2）①将做俯卧撑的人看成杠杆的情况下，人的重力为阻力，手的支持力为动力，动力臂为0.9m+0.6m，阻力臂为0.9m，根据杠杆的平衡原理GL₁=FL₂可求出手的支持力；
②知道每次肩部上升的距离和支持力的大小，根据W=Fs求出做30个俯卧撑所做的功，根据P=$\frac{W}{t}$求出功率；
（3）根据能量守恒定律，在能量转换过程中，能的总量是保持不变的，而在做俯卧撑运动中，消耗的化学能是转化为克服自身重所需的能量和运动时产生的内能．

解答 解：（1）根据做俯卧撑时的运动情况可知，固定不动的点是O点，即此杠杆的支点为O；
（2）①由杠杆平衡条件GL₁=FL₂可得，手受到的支持力：
F=$\frac{G{L}_{1}}{{L}_{2}}$=$\frac{mg{L}_{1}}{{L}_{2}}$=$\frac{50kg×10N/kg×0.9m}{0.9m+0.6m}$=300N；
②他在1min内所做的功：
W=nF₁s=30×300N×0.4m=3600J，
做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{3600J}{60s}$=60W；
（3）因做俯卧撑时，是化学能转化为克服自身重所需的能量和内能，故消耗的化学能要大于克服自身重所需的能量．
答：（1）0；
（2）手受到的支持力至少为300N；他的功率至少为60W；
（3）大于．

点评 本题利用了俯卧撑这一常见的运动，考查了杠杆、功率、能量转化三个知识点，综合性较强，可以说是一个非常好的题目，有利于锻炼学生思维的灵活度．