Question

8．身高1.7米，质量为50千克的小明同学做俯卧撑运动，此时将他视为一个杠杆如图所示，他的重心在A点，g=10N/kg，则：
（1）他的重力为多少牛？
（2）若他将身体撑起，地面对手的作用力至少要多大？
（3）将身体撑起，每次肩膀上升的距离均为0.3米，做一次功是多少焦？
（4）若他在1分钟内做了15个俯卧撑，他的功率是多少瓦？

Answer 1

分析 （1）根据公式G=mg计算出重力；
（2）根据图示求出动力臂和阻力臂，利用杠杆平衡的条件可以求出地面对手的力，根据力的作用是相互的，可得出地面对手的作用力．
（3）根据W=Fs即可求出F做的功；
（4）求出1分钟内做的总功，然后根据P=$\frac{W}{t}$即可求出做功的功率．

解答 解：（1）小明同学所受的重力：
G=mg=50kg×10N/kg=500N；
（2）由图可知，动力臂L₁=0.9m+0.6m=1.5m，
阻力臂L₂=0.9m，阻力等于重力F₂=G=500N，
由杠杆平衡条件可得：
F₁L₁=F₂L₂
即：F₁×1.5m=500N×0.9m
则F₁=300N，
因为力的作用是相互的，所以，双手对地面的压力：
F=F₁=300N；
（3）每次所做的功：
W=Fs=300N×0.3m=90J；
（4）1min做的总功：
W_总=nW=15×90J=1350J，
功率：P=$\frac{W}{t}$$\frac{1350J}{60s}$=22.5W．
答：（1）他的重力为500N；
（2）若他将身体撑起，地面对手的作用力至少要300N；
（3）将身体撑起，每次肩膀上升的距离均为0.3米，做一次功是90J；
（4）若他在1分钟内做了15个俯卧撑，他的功率是22.5W．

点评 本类型题涉及知识面比较多，关键是熟练掌握功、功率的计算公式以及杠杆平衡知识，分析图片信息，由图找出动力臂与阻力臂是正确解题的关键．