12 同学们在体育课上做仰卧起坐(如图所示),前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲,后半段是上半身完全离开地面。
(1) 仰卧起坐时,人体可看成杠杆模型,O为支点,肌肉的拉力F为动力,先将头向前抬起,可以减小
阻
力臂;在平躺至坐起的过程中,人的肌肉所施加的动力变化情况是
变小
。
(2) 同学们可以改变仰卧起坐的快慢,来控制体育锻炼的效果,从物理学角度分析,其实质是改变
功率
的大小。

解析:
【分析】
将人体视为杠杆,支点为O,肌肉拉力F是动力,人的重力G是阻力。(1)当头向前抬起时,阻力是重力,阻力臂是支点O到重力作用线的垂直距离,头向前抬会使该垂直距离减小,即减小阻力臂;根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$,在平躺至坐起过程中,阻力(人的重力)不变,阻力臂逐渐减小,动力臂逐渐增大,因此动力会变小。(2)功率是表示做功快慢的物理量,改变仰卧起坐的快慢,实质是改变做功的功率大小。
【解析】
(1)人体作为杠杆,支点为O,重力G为阻力,肌肉拉力F为动力:①头向前抬起时,重力作用线到支点O的垂直距离(阻力臂)减小,故减小的是阻力臂;②根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$,平躺到坐起过程中,阻力$F_2=G$不变,阻力臂$L_2$变小,动力臂$L_1$变大,因此动力$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$,分子变小、分母变大,动力变小。
(2)功率的物理意义是描述物体做功的快慢,改变仰卧起坐的快慢,就是改变做功的功率大小。
【答案】
(1) 阻 变小 (2) 功率
【知识点】
杠杆平衡条件、功率
【点评】
本题结合生活中的仰卧起坐场景,考查杠杆平衡条件和功率的概念,将物理知识与实际生活结合,侧重考查学生对基础物理概念的理解与应用,难度适中。
【难度系数】
0.6