Question

6．（1）請在圖（a）中畫出杠桿的動力臂L₁和阻力F₂．

（2）在圖（b）中杠桿的B點掛一重物，在A點對杠桿施加一個最小力F，使杠桿在圖示位置平衡，試畫出這個力的示意圖和力臂l．
（3）請在圖（c）中畫出滑輪組最省力的繞繩方法．

Answer 1

分析 （1）拉力F₂為物體對杠桿的拉力，其作用點為線與桿的交點，阻力的方向沿繩子向下，過拉力F₂的作用點表示出拉力的方向；
已知支點和動力的方向，根據力臂的定義過支點作力的作用線的垂線段．
（2）根據杠桿平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，若阻力阻力臂乘積一定，則動力臂最大時動力會最小，而且動力使杠桿轉動的效果與阻力（物體重力的拉力）使杠桿轉動的效果相反．
（3）滑輪組的省力情況取決于承擔物重的繩子的段數，也就是看有幾段繩子連著動滑輪，段數越多越省力．

解答 解：（1）過拉力作用點作豎直向下的拉力F₂；過支點O作F₁作用線的垂線段（即動力臂L₁），如圖所示：
（2）由杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂可知，在阻力跟阻力臂的乘積一定時，動力臂越長，動力越小．圖中支點在O點，因此OA作為動力臂最長，然后過A點做動力F與OA垂直，方向斜向下，如圖所示：
（3）從動滑輪的掛鉤開始依次繞繩子，最后有三段繩子承擔物重，這就是最省力的繞法．如圖所示：

點評 （1）本題考查力的示意圖以及力臂畫法的掌握情況；確定力的作用點和方向，是正確畫出力的示意圖的前提．
（2）力臂是支點到力的作用線的距離，若支點與力的作用點的連線成為力臂，此時的力臂最大．
（3）在滑輪組中，繞過動滑輪的繩子股數越多會越省力，即F=$\frac{1}{n}$G_總．