Question

11．按题目要求作图．

（1）如图1所示，杠杆在力F₁、F₂的作用下处于静止状态，L₁是力F₁的力臂，请在图中作出F₂的力臂L₂和力F₁的示意图．
（2）如图2所示，画出使杠杆AB在如图所示位置静止时所用最小力F及其力臂．
（3）某同学在安装滑轮组时，发现实验桌上只有两种滑轮．现在想设计一个最省力的绕绳的方法．请你在如图3的甲、乙中只选一个装置，并在图中画出最省力的绕法．

Answer 1

分析 （1）画力臂的方法：首先确定支点；然后找到动力和阻力，并用虚线延长动力和阻力的作用线，做支点到动力作用线和阻力作用线的垂线即可；
根据力臂的定义，力臂为支点到力的作用线的距离，已知力臂可画出力．
（2）使用杠杆时，当阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，越省力；因此只需找出使动力臂最长的动力作用点，然后作动力臂的垂线即可．
（3）与动滑轮连接的绳子能分担物体的重力，所以与动滑轮相连的绳子的股数越多越省力．

解答 解：（1）由支点向F₂的作用线引垂线，支点到垂足的距离就是力臂l₂如图：
因为力臂为支点到力的作用线的距离，力的作用线与力臂垂直，作力臂l₁的垂线可得力F₁的示意图：如图所示：

（2）在阻力与阻力臂的乘积一定的情况下，最省力，即动力臂最长，由图知OB比OA长，所以OB做动力臂最长，过B点与OB垂直向上作垂线就得到动力F的方向，如下图所示：

（3）“省力”就是在动滑轮个数相同时，尽量采用绳子与动滑轮相连股数较多的方法；或在动滑轮个数不同时选用动滑轮多的一组，因此，应选用乙滑轮组．

点评 （1）力臂的画法：①首先根据杠杆的示意图，确定杠杆的支点．②确定力的作用点和力的方向，画出力的作用线．③从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂．
（2）根据杠杆的平衡条件，要使杠杆上的力最小，必须使该力的力臂最大，而力臂最大时力的作用点一般离杠杆的支点最远，所以在杠杆上找到离杠杆支点最远的点即力的作用点，这两点的连线就是最长的力臂，过力的作用点作垂线就是最小的力．
（3）本题考查了两个知识点，一是滑轮组的省力多少是由绕过动滑轮的绳子的股数决定的；二是装配滑轮组，要根据要求选择合适的滑轮组．