Question

（1）如图1所示，杠杆在力F₁、F₂作用下处于平衡状态，L₁为F₁的力臂．请在图中作出F₂的力臂L₂及力F₁．
（2）在图2中，画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图
（3）如图3在杠杆AB上挂了一个重为G 的物体．为使杠杆在图中的位置静止．请在杠杆上画出最小的动力F 和它的方向．

Answer 1

解：（1）由图可知，O为支点，由O向力F₂的作用线引垂线，支点到垂足的距离就是力臂L₂；如下图所示：
作力臂L₁的垂线即力F₁的作用线，与杠杆的交点就是作用点，F₁使杠杆的转动方向与力F₂的相反；如下图所示：
（2）O为支点，所以力作用在杠杆的最右端，并且力臂是支点O到杠杆最右端的距离时，力臂最长，此时的力最小．确定出力臂然后做力臂的垂线即为力F．如下图所示：
（3）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作动力臂最长，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：

分析：（1）根据力臂是支点到力的作用线的垂直距离可作出F₂的力臂L₂，根据力的作用线与力臂垂直，可作出力的作用线，与杠杆的交点就是力的作用点，根据动力和阻力的关系可确定力的方向．
（2）在阻力与阻力臂的乘积一定的情况下，要使动力最小，则动力臂必须最长，先确定最长的力臂--即离支点最远的点，然后过动力作用点做垂直于杠杆的作用力即可．
点评：此题既考查了力臂和力的画法，也考查了最小力的确定．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．