解:(1)气球在空中沿虚线做匀速直线运动,因此它受到的力是平衡力,在竖直方向上,气球受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力,过重心(球心),分别画出竖直向下的重力和浮力,注意二者等大、方向、共线,如图所示.
(2)做出重力的作用线,从支点向作用线引垂线,垂线段的长度L即为力臂.
根据杠杆的平衡条件可知,只有在力臂最长的情况下,作用力才最小,即作用力与杠杆垂直.
如图所示:
(3)摩擦力的作用点在接触面上(已标出),由于铁块在磁力作用下会向右运动,或具有向右运动的趋势,因此摩擦力的方向是水平向左;那么过摩擦力的作用点水平向左画一条带箭头的线段,在箭头附近标上力的符号f,如图所示.
(4)n为奇数时,承担物重的有3段绳子,此时最省力,根据奇动偶定,绳子的固定端在动滑轮上,如图所示:
分析:(1)不计空气阻力,空中飞行的物体只受重力作用;但是气球做的是匀速直线运动,因此还受到浮力作用,然后根据重力的方向是竖直向下的,浮力的方向是竖直向上的画出这两个力.
(2)要掌握力臂的概念,知道力臂是从支点到力的作用线的距离.利用杠杆的平衡条件分析作用力的大小.
(3)摩擦力的作用点在接触面上(已给出),那么关键是确定摩擦力的方向;摩擦力总是阻碍物体的相对运动,那么要得到摩擦力的方向就必须分析出铁块的运动方向;由于磁铁具有吸引磁性材料的性质,因此铁块在磁铁吸引力的作用下会向右运动或具有向右运动的趋势,那么摩擦力的方向正好和这个相对运动的方向相反,然后再根据力的示意图的作图要求来进行解答.
(4)要使滑轮组省力,就是使最多的绳子段数来承担动滑轮的拉力,图中滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成,有两种绕线方法.若n为偶数,绳子固定端在定滑轮上;若n为奇数,绳子固定端在动滑轮上;即:“奇动偶定”.
点评:此题主要考查了摩擦力的定义、对力的示意图的理解和掌握,还考查了滑轮组的组装,最小力和力臂的画法.最小力的求法是利用了杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂.