Question

作图：
（1）如图1所示的水桶，是在-个最小外力作用下所处的状态，作出这个最小力．
（2）某同学在做俯卧撑运动时，可将他视为一个杠杆，支点为O，他的重心在A点，支撑力为F，请画出图2动力和阻力．
（3）图3中O是杠杆的支点，在图中画出动力F₁阻力F₂的力臂．
（4）用滑轮组提升重物，请在图4中画出最省力的绳子的绕法．（不计动滑轮、绳重和摩擦）

Answer 1

解：（1）若施加的力最小，那么此时力的力臂最长，即以水桶右下端为支点，以杯子左上端和右下端的连线为最长力臂；那么过杯子左上端，作垂直于此连线的力即为所施加的最小力．如图所示：
（2）过重心做竖直向下的重力，在手上做竖直向上的支撑力F；如图所示：
（3）已知支点为O，过点O作力F₁的垂线段L₁，作力F₂的垂线段L₂，那么L₁、L₂即为所求作的力臂．如图所示：
（4）从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子，最后有三段绳子承担物重，这就是最省力的绕法．如图所示：

分析：（1）根据杠杆平衡的条件可知，力臂越长，其作用力越小．
（2）阻力为人的重力，动力为手的支撑力，重力G的方向是竖直向下的，支撑力F的作用点在手与地面的接触点，支点是点O．
（3）力臂是支点到力的作用线的距离，因此要先确定支点，然后判断力的方向，再过支点做出力的作用线的垂线，支点到力的作用线的距离，即为所求作的力臂．
（4）滑轮组的省力情况取决于承担物重的绳子的段数，也就是看有几段绳子连着动滑轮，段数越多越省力．
点评：（1）本题考查了重力的示意图和力臂的画法．力臂关键是要画出支点到力的作用线的垂线段；若支点与力的作用点的连线成为力臂，此时的力臂最大．
（2）滑轮组最省力的绕绳方法，其实就是寻找连接动滑轮最多的绳子的段数，明确了这一点，我们就应该做出一个初步的判断，那就是从动滑轮开始时，往往最省力．