Question

定滑轮在使用时相当于一个杠杆．如图所示，某人用绳子沿着倾斜方向通过定滑轮拉住钩码，已知人手的拉力为F，钩码重力为G．
（1）请在图中标出这只“杠杆”的支点O，画出拉力F、钩码重力G及它们的力臂（保留作图痕迹）；
（2）若不计摩擦、滑轮重和绳重，请用杠杆平衡条件推证：F=G．

Answer 1

【答案】分析：（1）在外力作用下，杠杆可以绕某一固定点转动，根据杠杆的定义中的某一固定点确定支点O；手作用在绳子上的力为拉力F，过钩码的重心作竖直向下的力即重力；最后根据力臂的定义画出相应的力臂．
（2）从图中找出动力臂和阻力臂的关系，利用杠杆平衡条件的即可验证拉力和钩码重力的关系．
解答：解：（1）定滑轮可以绕中间轴转动，所以支点O为定滑轮的轴；
拉力是自由端沿绳子斜向下的拉力，过钩码重心作竖直向下的重力；
过支点O分别作动力作用线和阻力作用线的垂线段（即动力臂L₂和阻力臂L₁）．
如图所示：

（2）由几何知识知：l₁=l₂=R（R为滑轮半径）
根据杠杆平衡条件：F₁?l₁=F₂?l₂，
即F?l_l=G?l₂，得：F=G．
点评：此类作图题的关键是掌握杠杆的五要素，然后根据力臂的定义正确画出力臂；会结合数学知识进行简单的物理证明．