Question

如圖所示，用一根硬棒撬一個大石塊，棒的上端A是動力作用點．在桿上畫出撬動石塊動力F為最小時的方向．

Answer 1

分析：（1）根據動力的方向畫出支點，如下圖，當動力方向向上時，杠桿逆時針繞杠桿的下端a轉動，a為支點；當動力方向向下時，杠桿順時針繞杠桿的下邊支起點b轉動，b為支點；
（2）無論動力方向向上還是向下，垂直于杠桿時的力臂最長、最省力；再比較兩種方向用力時的大小，找出最省力的方向．

解答：解：（1）當動力方向向上時，支點為a，L_ad為阻力臂，L_Aa為動力臂，如下圖所示：
∵F₁L_Aa=FL_ad，
∴F₁=FL_adL_Aa；-----①

（2）當動力方向向下時，支點為b，L_bd為阻力臂，L_Ab為動力臂，如下圖所示：

∵F₂L_Ab=FL_bd，
∴F₂=FL_bdL_AbF₂=FL_bdL_Ab-----②
由圖可知，L_ad＜L_bd，L_Aa＞L_Ab，阻力F相同，
∴F₁＜F₂．
∴撬動石塊動力F為最小時的方向為垂直于杠桿向上．
故答案為：最省力的動力方向同F₁，如下圖所示：
當力臂最大時，力最小．

點評：能夠找出兩種用力情況下的支點、動力臂和阻力臂，靈活運用杠桿的平衡條件判斷動力大小是解決本題的關鍵．