Question

（1）如圖所示，為自行車腳踏板的示意圖，作用在腳踏板上的力為F．請在圖中畫出該力的力臂．

（2）如圖所示，鍘刀工作時的動力F₁，O為支點．請在圖中作出動力臂L₁和鍘刀受到的阻力F₂的示意圖．

（3）圖中AB是用軟繩懸掛的杠桿，請在A點畫出能使杠桿在圖示位置平衡的最小拉力的示意圖．

（4）如圖所示，某人站在A處用一根繩子和兩個滑輪提起物體B，畫出最省力的繞線．

Answer 1

解：（1）反向延長力F得到力的作用線，過支點作力F作用線的垂線段，如下圖所示：

（2）作出動力F₁的作用線，從O點向力動力F₁的作用線引垂線，即為動力臂L₁；鍘刀受到的阻力F₂的作用點在物體與鍘刀接觸處，方向垂直鍘刀斜向上，如下圖所示：

（3）過A點作垂直于OA的斜向下的作用力，即最小拉力，如下圖所示：

（4）最省力的繞法是繩子固定在動滑輪上，動力是阻力的 ，如下圖所示：

分析：（1）支點在輪盤的中心轉(zhuǎn)軸處，作出力的作用線，從支點向力的作用線作垂線就得到力臂；
（2）動力臂是支點到動力作用線的距離，阻力是被鍘物體阻礙鍘刀向下運動的力，垂直于接觸面向上；
（3）根據(jù)力臂越長，作用力越小的思路，先確定最長的力臂，然后根據(jù)力與力臂垂直的關(guān)系確定杠桿的最小作用力；
（4）在使用滑輪組提升物體時，有幾段繩子作用在動滑輪上，動力就是阻力的幾分之一．所以作用在動滑輪上的繩子段數(shù)越多越省力，一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組的繞法有兩種，一種是繩子固定在定滑輪上，一種繩子固定在動滑輪上，最省力的繞法是繩子固定在動滑輪上有三段繩子承重．
點評：（1）力的示意圖用一段帶箭頭的線段表示力的三要素，力臂是支點到力的作用線的距離，是一條垂線段，不是直線，這點要特別注意；
（2）由杠桿的平衡條件，杠桿中最小作用力問題，可以轉(zhuǎn)化為最大力臂問題，解題的關(guān)鍵是找出最長的力臂；
（3）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．