Question

搗臼是以前在農(nóng)村常見(jiàn)的一種生活用具，你的爺爺奶奶可能就用它舂米做過(guò)年糕，如圖所示．舂米時(shí)，腳踩B端，A端上升；抬起腳，A端下落，石槌撞擊蒸熟的米粉，如此反復(fù)，可使年糕變得有韌性．若石槌質(zhì)量為30千克，木桿AB長(zhǎng)3.6米，A端離支撐點(diǎn)O的距離為0.9米，不計(jì)木桿AB自重，取g=10牛/千克．則
（1）該用具的物理模型是______．
（2）要將石槌抬起，作用在B端的力為_(kāi)_____N．
（3）若另一人幫著一起踩，踩在靠近______（A/O/B）端的位置最省力．

Answer 1

解：（1）木桿可以在力的作用下繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以它是杠桿的模型．
（2）由題意知，在此杠桿中，阻力為石槌的重力即F₂=G=mg=30㎏×10N/㎏=300N，L₂=AO=0.9m，L₁=OB=2.7m；
根據(jù)公式F₁=，可以得到作用在B端的力F₁為100N．
（3）根據(jù)杠桿原理F₁=可知，在阻力和阻力臂一定的情況下，動(dòng)力臂越大，動(dòng)力越小，結(jié)合圖示杠桿，當(dāng)踩在B點(diǎn)時(shí)，動(dòng)力臂最大，即最省力．
故答案為；杠桿；100；B．
分析：（1）通過(guò)木桿在力的作用下可以繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)合杠桿的定義即可確定它的物理模型．
（2）利用杠桿的平衡條件即可求出作用在B端的力是多少．
（3）這是杠桿平衡條件中的求極值問(wèn)題．要想使動(dòng)力最小，在阻力和阻力臂不變的情況下，通過(guò)動(dòng)力臂的變化來(lái)達(dá)到省力的目的．
點(diǎn)評(píng)：此題對(duì)杠桿的平衡條件進(jìn)行了綜合考查．其中在（3）問(wèn)中，屬于杠桿平衡條件中的求極值問(wèn)題．這類題目中一般是阻力和阻力臂不變，讓求動(dòng)力的最小值，解決這類問(wèn)題時(shí)，關(guān)鍵是要確定動(dòng)力臂的最大值：即在杠桿上找一個(gè)到支點(diǎn)距離最大的點(diǎn)，這兩點(diǎn)之間的距離即為最大的動(dòng)力臂．