Question

（1）如图所示，为自行车脚踏板的示意图，作用在脚踏板上的力为F．请在图中画出该力的力臂．

（2）如图所示，铡刀工作时的动力F₁，O为支点．请在图中作出动力臂L₁和铡刀受到的阻力F₂的示意图．

（3）图中AB是用软绳悬挂的杠杆，请在A点画出能使杠杆在图示位置平衡的最小拉力的示意图．

（4）如图所示，某人站在A处用一根绳子和两个滑轮提起物体B，画出最省力的绕线．

Answer 1

解：（1）反向延长力F得到力的作用线，过支点作力F作用线的垂线段，如下图所示：

（2）作出动力F₁的作用线，从O点向力动力F₁的作用线引垂线，即为动力臂L₁；铡刀受到的阻力F₂的作用点在物体与铡刀接触处，方向垂直铡刀斜向上，如下图所示：

（3）过A点作垂直于OA的斜向下的作用力，即最小拉力，如下图所示：

（4）最省力的绕法是绳子固定在动滑轮上，动力是阻力的 ，如下图所示：

分析：（1）支点在轮盘的中心转轴处，作出力的作用线，从支点向力的作用线作垂线就得到力臂；
（2）动力臂是支点到动力作用线的距离，阻力是被铡物体阻碍铡刀向下运动的力，垂直于接触面向上；
（3）根据力臂越长，作用力越小的思路，先确定最长的力臂，然后根据力与力臂垂直的关系确定杠杆的最小作用力；
（4）在使用滑轮组提升物体时，有几段绳子作用在动滑轮上，动力就是阻力的几分之一．所以作用在动滑轮上的绳子段数越多越省力，一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组的绕法有两种，一种是绳子固定在定滑轮上，一种绳子固定在动滑轮上，最省力的绕法是绳子固定在动滑轮上有三段绳子承重．
点评：（1）力的示意图用一段带箭头的线段表示力的三要素，力臂是支点到力的作用线的距离，是一条垂线段，不是直线，这点要特别注意；
（2）由杠杆的平衡条件，杠杆中最小作用力问题，可以转化为最大力臂问题，解题的关键是找出最长的力臂；
（3）省力多少和绳子的绕法，决定滑轮组的使用效果．动滑轮被几根绳子承担，拉力就是物体和动滑轮总重的几分之一．