Question

16．（1）如圖1所示，是一個Z形杠桿，請在圖中畫出力F對支點O的力臂L．

（2）如圖2所示的水桶，是在一個最小外力作用下所處的狀態(tài)．做出此時的受力示意圖．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)力與力臂的關(guān)系進行分析，即過支點作力的作用線的垂線段．
（2）對物體進行受力分析，有規(guī)律可循：先重力、后彈力、然后看摩擦、最后再判其他力；
回到此題，首先水桶受重力和支持力的作用．
而題干告訴了“在一個最小外力作用下所處的狀態(tài)”，那么肯定有一個“最小力”，這就要從杠桿的平衡條件入手分析；
以水桶右下端為支點，若用最小力保持水桶的狀態(tài)，力臂需最大，即水桶左上端與右下端的連線；由此可做出這個力．
最后再找是否有摩擦力，若以水桶左上端為支點，由于此時杠桿平衡，在重力乘以其力臂不為0的情況下，必須有一個向右的力來使得杠桿保持平衡，因此水桶會有向右運動的趨勢，所以水桶會受到摩擦力的作用，且方向水平向左．

解答 解：（1）過支點O作力F的作用線的垂線段即可，圖示如下：

（2）由圖易知：水桶受到重力和支持力的作用．
要達到如圖的狀態(tài)，若施加的力最小，那么此時力的力臂最長，即以水桶右下端為支點，以水桶左上端和右下端的連線為最長力臂；那么過水桶左上端，作垂直于此連線的力即為所施加的最小力．
另外，若以水桶左上端為動力作用點，那么在重力的作用下，水桶與水平面接觸的一端有向右滑動的趨勢，故也會受到水平向左的靜摩擦力．
綜上所述，共受到四個力的作用：最小力F、支持力N、重力G、摩擦力f．如圖所示：

點評 （1）知道力與力臂的關(guān)系，會根據(jù)力與力臂的正確畫法畫出正確的力臂或作用力．
（2）本題考查了力的圖示的畫法．力的圖示要把力的作用點和方向表示出來．由于此題涉及的力較多，還需根據(jù)杠桿的平衡條件來判斷最小力，根據(jù)水桶所處狀態(tài)來判斷是否存在摩擦力，所以提升了試題的難度．