Question

小红为了确定自己重心的位置，找来小明帮忙，并设计了如下图所示的装置将一块木板悬挂起来（摩擦力不计），在绳子末端的托盘上放一些重物，使木板在水平位置平衡，然后她平躺在木板上，小明在托盘中再加上重为140N的物体后，木板再次在水平位置平衡．在此之前通过测量，她的身高为160cm，质量是40kg．
（1）装置中滑轮的作用是______．
（2）在测定重心之前，“在绳子末端的托盘上放一些重物，使木板在水平位置平衡”，这样做的目的是______．
（3）请帮小红通过计算说明她重心的位置．

Answer 1

【答案】分析：（1）定滑轮的作用是改变力的方向，但不能省力；
（2）在测定重心之前，让木板在水平位置平衡的目的是消除木板重力对测量重心的影响，因为第二次还是让木板在水平位置平衡，即使木板有重量，在托盘中第一次放上的重物已经和它平衡了，对第二次的测量不再产生影响；
（3）利用杠杆的平衡条件F₁L₁=F₂L₂，计算出她重心的位置．
解答：解：（1）装置中的滑轮是一个定滑轮，定滑轮的作用是改变力的方向．
故答案为：改变力的方向
（2）因为木板本身有重量，在测定重心之前，在托盘中放上重物，让木板在水平位置平衡的目的是消除木板重力对测量重心的影响，因为第二次还是让木板在水平位置平衡，第一次放在托盘中的重物已经和木板的重力平衡了，对第二次的测量不再产生影响．
故答案为：消除木板重力对测量重心的影响
（3）木板可以看作是一个杠杆，支点为头顶处的O点．
人的重力：G=mg=40kg×10N/kg=400N
根据杠杆的平衡条件：FL₁=GL₂
140N×160cm=400N×L₂
∴L₂==56cm
所以小红重心的位置在距离头顶（O点）56cm处．
点评：此题考查了：①定滑轮和动滑轮的特点；②杠杆的平衡条件FL₁=GL₂的灵活运用；③利用杠杆的平衡条件来进行相关的计算，在计算过程中，一定要注意力臂的大小．