Question

14．作圖題

（1）如圖1所示，某人在A處提升物體，請在圖中畫出最省力的繩子繞法．
（2）如圖2所示是空調室外機支架，以O為支點，在支架P孔處拉一根鐵線到墻上固定，且使鐵線受到的拉力最小．請畫出P孔與墻連接的鐵線，并畫出鐵線拉力的力臂l．
（3）公交車后門兩個扶桿上均裝有一個按鈕，每一個按鈕相當于一個開關．當乘客按下任一按鈕，駕駛臺上的指示燈亮，提醒司機有人下車．請在圖3虛線框內設計出符合要求的電路．

Answer 1

分析 （1）最省力的繞繩方法即是承擔物重的繩子段數最多，先分析出應由3段繩子承擔物重，才按照“奇動偶定”的原則確定繞繩方案．
（2）據杠桿平衡的條件，F₁×L₁=F₂×L₂，在杠桿中的阻力、阻力臂一定的情況下，要使所用的動力最小，必須使動力臂最長．而在通常情況下，連接杠桿中支點和動力作用點這兩點所得到的線段最長，據此可解決此題．
（3）根據“當乘客按下任一按鈕，駕駛臺上的指示燈亮”結合串并聯電路特點判斷兩個開關的連接方式，然后分析電路圖答題．

解答 解：（1）從動滑輪上掛鉤開始，依次繞過定滑輪和動滑輪，繩端回到人的手中，提升物體繩子條數為3，是最省力的繞法，如圖所示：

（2）在阻力與阻力臂一定時，由杠桿平衡條件可知，動力臂越大，動力越小，由圖示可知，連接OP，即為力臂l，過P點做垂直于OP的作用力F，如圖所示：

（3）當乘客按下任一按鈕，駕駛臺上的指示燈都會發光，說明這兩個開關可以獨立工作、互不影響即為并聯，且指示燈位于干路上，如圖所示：

點評 （1）省力多少和繩子的繞法，決定滑輪組的使用效果．動滑輪被幾根繩子承擔，拉力就是物體和動滑輪總重的幾分之一．
（2）熟練應用杠桿平衡條件、掌握力臂的作法即可正確解題．知道支點與力的作用點的連線為最長的力臂．
（3）根據題意得出兩開關的連接方式是解決本題的關鍵，解決此類問題要抓住題干中有用的信息，即電路元件是否可以獨立工作（并聯），還是相互影響（串聯）．