Question

4．（1）如圖a所示，畫出力F的力臂（圖中O點為支點）．
（2）如圖b所示，輕質杠桿AOB處于靜止狀態，O為支點，作出作用在A點的最小力F和力臂l．
（3）如圖c所示，小球在A點由靜止開始釋放，向右側擺動．B點是小球擺動的最低點，C點是小球擺到右側最高點（C處高度低于A處），在小球從A點擺動到C點的過程中，①作出小球經過C點時所受重力示意圖；②請標出小球機械能最大的位置并涂黑．

Answer 1

分析 （1）根據力臂的畫法表示出動力臂，即過支點作動力作用線的垂線段．
（2）由杠桿平衡條件可知，在阻力與阻力臂一定的情況下，動力臂越大，動力越小，根據圖示確定最大動力臂，然后作出力與力臂．
（3）①根據重力的方向是豎直向下的，過重心做豎直向下的力即可；
②機械能為動能和重力勢能之和，根據動能和勢能的影響因素，分析何時小球具有的機械能最大，然后將小球涂黑即可．

解答 解：（1）已知O點為支點，反向延長動力的作用線，然后過支點O作動力作用線的垂線段L（即動力臂）．如圖所示：
（2）由圖示可知，線段OA是最大的動力臂l，此時力F最小，過A點作線段OA的垂線即可作出動力F，力與力臂如圖所示：
（3）①重力的方向是豎直向下的，過重心畫一條帶箭頭的豎直向下的有向線段，用G表示；
②由圖可知，小球在A點時小球位置最高，勢能最大，小球在A點由靜止開始釋放，向右側擺動到B點的過程中，速度增大，高度降低，重力勢能轉化為動能，但在此過程中需要克服空氣阻力做功，機械能減小，在從B點擺動到C點的過程中，也要克服空氣阻力做功，機械能還會減小．所以機械能最大的位置是在A點，如圖所示：

點評 （1）力臂一定是支點到力的作用線的垂直線段，力臂作圖題是中考考查的重點，要重點掌握．
（2）本題的解題關鍵是通過杠桿的平衡條件得出：在阻力跟阻力臂的乘積一定時，動力臂越長，動力越小的結論．
（3）此題考查重力示意圖的畫法和機械能大小大小的變化，在分析能量變化時，一定要注意空氣阻力對能量的影響．