(1)如图1所示的钢丝钳,其中A是剪钢丝处,B为手的用力点,O为转动轴(支点),右图为单侧钳柄及相连部分示意图.请在图中画出钢丝钳剪钢丝时的动力臂L1和阻力F2.
(2)通过如图2滑轮组向上提升重物,请画出最省力的绕绳方法
(3)请在图3中画出用此杠杆提升物体时的最小力的示意图(O为支点).
(4)如图4所示,O为杠杆OAB的支点,请画出物体受到的重力示意图和杠杆OAB所受拉力F的力臂.
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解:(1)找出支点,从O做F1的垂线段就是F1的力臂;过A点做竖直向下的阻力F2;如图所示:
(2)由图知:滑轮个数n'=2,所以绳子段数n=3,根据“奇动偶定”的方法,绳子从定滑轮开始绕,每个滑轮只能绕一次,如图所示:
(3)当力作用在杠杆右上端,与支点和杠杆右上端点连线垂直时,拉力的力臂最大,此时提升物体的力最小,最小力F的示意图如下图所示.
(4)物体受到的重力竖直向下,从重力的作用点--重心竖直向下作有向线段,即可作出重力的示意图,如下图所示;绳子的拉力是动力,从支点O作绳子的垂线段,即可作出动力的力臂.
解析分析:(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)滑轮组最省力问题:最省力时绳子段数n与滑轮个数n'的关系是:n=n'+1;若n为偶数,绳子固定端在定滑轮上;若n为奇数,绳子固定端在动滑轮上;即:“奇动偶定”.
(3)由杠杆平衡的条件可知,在阻力、阻力臂一定的情况下,动力臂越长,动力越小;
根据图示确定最大动力臂,然后作出最小力的示意图.
(4)物体的重力总是竖直向下的,从重力的作用点,竖直向下作有向线段,即可作出重力的示意图;
从支点到力的作用线的垂直距离是力的力臂.
点评:本题考查了作力的示意图、作力的力臂等问题,知道力臂的概念、熟练应用杠杆平衡条件是正确作图的关键;在(4)中,作动力的力臂时,要过支点作绳子的垂线段,要注意支点与F间的距离不是动力臂.