Question

一长直扁担长1.5m，前端挂200N的货，后端挂300N的货，则肩膀应该位于离扁担前端

0.9

m处，才能使扁担平衡，平衡后肩受到的压力为

500

N．（不计扁担的重力）人造地球卫星在大气层外绕地球运行的过程中，它在近地点的动能

大于

（选填大于、小于、等于）它在远地点的动能；它从近地点向远地点运行的过程中，机械能的变化情况

不变

．（选填变大、变小、不变）．

Answer 1

分析：（1）扁担是一个杠杆，肩膀位置为支点；前后所挂的货物的重力提供了动力和阻力；前后所挂货物到肩膀的距离分别为动力臂和阻力臂．利用杠杆的平衡条件和扁担的长度，可以求出动力臂和阻力臂的长度，从而可以确定支点的位置，即肩膀到扁担前端的距离．利用二力平衡的条件可以求出肩膀所受的压力．
（2）判断物体动能、势能、机械能大小变化时，从它们的影响因素考虑．
①动能大小的影响因素：质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大．
②势能大小的影响因素：质量、被举得高度．质量越大，高度越高，势能越大．
③在大气层外，卫星绕地球运动时，没有阻力作用，没有克服摩擦做功，机械能守恒．

解答：解：（1）如图所示，由题意知，G₁=200N，G₂=300N．
当杠杆平衡时，由杠杆的平衡条件可得：G₁×L₁=G₂×L₂，
即：200N×L₁=300N×L₂ ①，L₁+L₂=1.5m ②，
由①②解得：L₁=0.9m．

将扁担与货物看做一个物体，总重为500N，当扁担在肩膀上静止时，扁担处于平衡状态．所以扁担受到的重力与肩膀对它的支持力是一对平衡力．所以支持力等于重力等于500N，由于扁担对肩膀的压力与肩膀对扁担的支持力是作用力与反作用力，所以两者相等，即肩膀受到的压力为500N．
（2）卫星在运行过程中质量不变，卫星在近地点和地球的相对距离最小，速度最大，近地点势能最小，动能最大；卫星在远地点和地球的相对距离最大，速度最小，远地点的势能最大，动能最小．
卫星在太空，运行过程中没有运行阻力，没有能量的损失，机械能是守恒的，机械能不变．
故答案为：0.9；500；大于；不变．

点评：（1）扁担问题是经常考查的知识，对于扁担的考查一般有两者情况：①一个人担；②两个人抬．无论是哪种情况，肩膀都是支点．应用杠杆平衡条件即可正确解题．
（2）掌握动能和势能大小的影响因素，根据能量的影响因素能判断动能和势能的大小变化．