Question

20．按要求完成下列作图：

（1）在如图甲所示中画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图及其力臂．
（2）如图乙所示，小明站在地面上，欲用滑轮组提升重物，请画出最合适的绕线方法．
（3）一小车水平向右匀速运动，在车厢顶部用细绳竖直悬挂一个小球，小球与竖直车厢壁刚好接触，在丙图中作出小车向右匀速运动时小球受力的示意图．

Answer 1

分析 （1）根据杠杆平衡的条件，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长．
（2）由于小明站在地面上，最合适的绕线方法必须是绳子自由端向下拉，可顺次从绳子自由端逆向画出绳子的绕线，并将另一端系在挂钩上．
（3）小车水平向右匀速运动，小球在竖直方向上受到重力和绳子的拉力两个力的作用，重力的方向竖直向下，拉力的方向竖直向上．

解答 解：
（1）根据杠杆的平衡条件：F₁L₁=F₂L₂，可知在阻力和阻力臂不变的情况下，要使动力最小，就要使动力臂最大，即在杠杆上找一点，使其到支点的距离最长，这个距离即为动力臂．由图可知，在杠杆上P点到支点O的距离最大，过P沿斜向上的方向做OP的垂线即为最小的动力F，OP即为其力臂L，如图所示：

（2）绳子自由端从小明的手中绕过定滑轮，向下再绕过动滑轮，最后向上系在定滑轮的挂钩上，如图所示：

（3）小车水平向右匀速运动，小球在竖直方向上受到重力和绳子的拉力两个力的作用，重力的方向竖直向下，拉力的方向竖直向上；小球与竖直车厢壁刚好接触，只是接触不挤压，没有力的作用，在水平方向不受力；因此小球受到两个力的作用：竖直向下的重力，竖直向上的拉力，根据力的示意图的做法，如下图所示：

点评 （1）考查重力示意图和最小动力的确定；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．
（2）考查滑轮组承担物重绳子股数，滑轮组的绕线方法不同，拉力的方向不同，达到省力程度也不同．
（3）考查了力的示意图的画法，注意力的作用点和方向，进行正确的受力分析是关键．