Question

20．按要求完成下列作圖：

（1）在如圖甲所示中畫出使輕質(zhì)杠桿保持平衡的最小的力F的示意圖及其力臂．
（2）如圖乙所示，小明站在地面上，欲用滑輪組提升重物，請畫出最合適的繞線方法．
（3）一小車水平向右勻速運(yùn)動，在車廂頂部用細(xì)繩豎直懸掛一個(gè)小球，小球與豎直車廂壁剛好接觸，在丙圖中作出小車向右勻速運(yùn)動時(shí)小球受力的示意圖．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)杠桿平衡的條件，在杠桿中的阻力、阻力臂一定的情況下，要使所用的動力最小，必須使動力臂最長．
（2）由于小明站在地面上，最合適的繞線方法必須是繩子自由端向下拉，可順次從繩子自由端逆向畫出繩子的繞線，并將另一端系在掛鉤上．
（3）小車水平向右勻速運(yùn)動，小球在豎直方向上受到重力和繩子的拉力兩個(gè)力的作用，重力的方向豎直向下，拉力的方向豎直向上．

解答 解：
（1）根據(jù)杠桿的平衡條件：F₁L₁=F₂L₂，可知在阻力和阻力臂不變的情況下，要使動力最小，就要使動力臂最大，即在杠桿上找一點(diǎn)，使其到支點(diǎn)的距離最長，這個(gè)距離即為動力臂．由圖可知，在杠桿上P點(diǎn)到支點(diǎn)O的距離最大，過P沿斜向上的方向做OP的垂線即為最小的動力F，OP即為其力臂L，如圖所示：

（2）繩子自由端從小明的手中繞過定滑輪，向下再繞過動滑輪，最后向上系在定滑輪的掛鉤上，如圖所示：

（3）小車水平向右勻速運(yùn)動，小球在豎直方向上受到重力和繩子的拉力兩個(gè)力的作用，重力的方向豎直向下，拉力的方向豎直向上；小球與豎直車廂壁剛好接觸，只是接觸不擠壓，沒有力的作用，在水平方向不受力；因此小球受到兩個(gè)力的作用：豎直向下的重力，豎直向上的拉力，根據(jù)力的示意圖的做法，如下圖所示：

點(diǎn)評 （1）考查重力示意圖和最小動力的確定；由杠桿的平衡條件，杠桿中最小作用力問題，可以轉(zhuǎn)化為最大力臂問題，解題的關(guān)鍵是找出最長的力臂．
（2）考查滑輪組承擔(dān)物重繩子股數(shù)，滑輪組的繞線方法不同，拉力的方向不同，達(dá)到省力程度也不同．
（3）考查了力的示意圖的畫法，注意力的作用點(diǎn)和方向，進(jìn)行正確的受力分析是關(guān)鍵．