Question

20．后端挑著裝滿道具的“百寶箱”，前端挑著由活動(dòng)支架與花布組成的“戲臺(tái)”，江西省非物質(zhì)文化遺產(chǎn)傳承人肖秋林就這樣挑著擔(dān)子四處游走，表演了40多年“一人一臺(tái)戲”的布袋木偶戲，如圖所示，假設(shè)“戲臺(tái)”重100N，裝了道具的“百寶箱”重200N，它們的懸掛點(diǎn)A、B之間距離為1.5m，扁擔(dān)視作重力不計(jì)的硬直棒．
（1）挑起擔(dān)子時(shí)，“百寶箱”被提高了0.6m，這一過程中，需要克服“百寶箱”重力做多少功？
（2）假設(shè)肩膀與扁擔(dān)的接觸點(diǎn)為O，當(dāng)手不對(duì)扁擔(dān)施加力的作用時(shí)，要使扁擔(dān)在水平位置平衡，前端懸掛點(diǎn)A與點(diǎn)O的距離多大？
（3）當(dāng)前端的“戲臺(tái)”卸下后，左手在A點(diǎn)施加力，同樣能使扁擔(dān)在水平位置平衡，若肖師傅在站立時(shí)卸下“戲臺(tái)”，則卸下“戲臺(tái)”前后：
①扁擔(dān)對(duì)肩膀壓力不變（填“變大”、“變小”或“不變”）
②肖師傅對(duì)水平地面的壓強(qiáng)如何變化？變化多大？（假設(shè)肖師傅的每只腳與地面的接觸面積為200cm²）

Answer 1

分析 （1）已知“百寶箱”重力和提高的高度，可以得到克服重力做的功；
（2）已知硬直棒的長度、“百寶箱”、“戲臺(tái)”的重力，根據(jù)杠桿平衡條件可以得到前端懸掛點(diǎn)A與點(diǎn)O的距離；
（3）①物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，合力為0；
②在受力面積一定時(shí)，壓強(qiáng)與壓力成正比；已知壓力和受力面積，可以得到壓強(qiáng)．

解答 解：
（1）克服“百寶箱”重力做的功為W=Gh=200N×0.6m=120J；
（2）設(shè)前端懸掛點(diǎn)A與點(diǎn)O的距離為L，則后端點(diǎn)B到O的距離為1.5m-L，
因?yàn)镕₁l₁=F₂l₂，
所以200N×（1.5m-L）=100N×L，
解得L=1m；
（3）①扁擔(dān)兩端都掛著物體時(shí)，肩部受到的壓力是物體拉力、扁擔(dān)重力之和；當(dāng)一端物體放下，但用手壓住扁擔(dān)時(shí)，扁擔(dān)仍然是水平平衡的，說明此時(shí)肩部受到的壓力沒有變化；
②當(dāng)“戲臺(tái)”卸下后，肖師傅對(duì)地面的壓力減小了△F=100N，而受力面積不變，由p=$\frac{F}{S}$知，壓強(qiáng)減��；
對(duì)地面的壓強(qiáng)減小了△p=$\frac{△F}{S}$=$\frac{100N}{2×0.02{m}^{2}}$=2500Pa．
答：
（1）克服“百寶箱”重力做功120J；
（2）前端懸掛點(diǎn)A與點(diǎn)O的距離為1m；
（3）①不變；
②壓強(qiáng)減小，減小了2500Pa．

點(diǎn)評(píng) 此題是一道創(chuàng)新題，以傳承非物質(zhì)文化遺產(chǎn)項(xiàng)目之一--布袋木偶戲藝人為素材，考查了功、杠桿平衡條件和壓強(qiáng)等規(guī)律和公式的應(yīng)用，滲透了德育教育．