Question

1．小陽同學(xué)在做俯臥撐時，可將他視為一個杠桿，支點為O，重心在A點，如圖所示．已知小陽的質(zhì)量為45kg，做俯臥撐時，手掌與地面的接觸總面積為30cm²，某次做俯臥撐時，重心升高的高度為20cm．（g=10N/kg）求：
（1）小陽做俯臥撐時，手掌對地面的壓強；
（2）小陽做一次俯臥撐所做的功．

Answer 1

分析 （1）找到動力臂、動力、阻力臂、阻力，根據(jù)杠桿平衡條件求出地面對手掌的支持力；根據(jù)力的作用是相互的，可求手掌對地面壓力，知道受力面積，根據(jù)壓強公式求出手掌對地面的壓強．
（2）求出小陽重力，知道重心升高的高度，利用W=Gh求小陽做一次俯臥撐所做的功．

解答 解：
（1）人的身體相當(dāng)于杠桿，腳是支點，人的重力是阻力，地面對雙手的支持力是動力，根據(jù)杠桿平衡條件得：
G×L₂=F×L₁，
45kg×10N/kg×1m=F×（1m+0.5m），
解得F=300N，
因為力的作用是相互的，
所以手掌對地面壓力：
F_壓=F=300N，
手掌對地面壓強：
p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{300N}{30×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1×10⁵Pa；
（2）做一次俯臥撐時，做的功：
W=Gh=300N×0.2m=60J．
答：
（1）小陽做俯臥撐時，手掌對地面的壓強為1×10⁵Pa；
（2）小陽做一次俯臥撐所做的功為60J．

點評 本題通過學(xué)生的體育活動考查了杠桿平衡條件、壓強、相互作用力、做功等重要的知識點，綜合性很強，給解題帶來一定的難度，同時也體現(xiàn)了生活和物理的密切關(guān)系．