Question

某同学自制了一个可以测人体重心位置的装置，如图所示，取一块与自己等长的木板，一端固定，另一端用轻质细绳通过一个滑轮悬挂起来（摩擦不计），在绳子末端的托盘上放一些重物，使木板水平平衡．如果该同学身高160cm、质量40kg，平躺到木板上后在托盘中再加上重为137.2N的物体，木板再次水平平衡．
（1）该装置中滑轮的作用是    ．
（2）在测人体重心之前，先“在绳子末端的托盘上放一些重物，使木板水平平衡”，这样做的目的是    ．
（3）请通过计算说明该同学的重心位置（g取9.8N/kg）．

Answer

（1）定滑轮的工作特点是：不能省力，但能改变力的作用．
（2）此题可类比“杠杆平衡条件的探究实验”来进行分析，使木板水平平衡的目的主要有两方面：
①木板水平平衡时，可直接利用木板长，求出重心到支点O的距离（即：重心到头顶的长度），方便确定力臂；
②木板水平平衡时，可以排除木板自身重力对实验的影响．
（3）木板处于水平平衡时，构成了以重物的重力为动力、木板长为动力臂、人的重力为阻力、重心到支点的距离为阻力臂的杠杆，其中，前两个条件都已给出，人的重力可由G=mg求得，直接根据杠杆的平衡条件代值计算，即可得出人的重心到支点O的距离，即重心到头顶的距离．
【解析】
（1）由图知，木板左边的拉力方向向上，而重物的重力方向竖直向下，所以定滑轮起到了改变力的方向的作用；
故答案为：改变力的方向．
（2）若在测量重心前不将杠杆调整为水平平衡，那么在测量过程中，杠杆的阻力实际是人的重力与杠杆自重的和，这样就会影响到测量结果的准确性；所以测量前，先在托盘上放置少量的重物，来平衡杠杆的自重，排除干扰．
其目的是：消除木板重力对实验的影响．
（3）已知（如图）：G物=137.2N，L物=160cm=1.6m，G人=mg=40kg•9.8N/kg=392N；
由杠杆的平衡条件知：G物L物=G人L重，即：
L重===0.56m；
答：该同学的重心距支点（头顶）0.56m．