Question

20．按各类要求完成作图：

（1）一个重为3N的小球漂浮在水面上，如图甲所示，画出小球受力的示意图．
（2）如图乙中用一根细绳将杠杆AOB在O点悬挂起来，并在B处挂一重物G，欲在杠杆A端施加一最小动力F，使其在图示位置平衡，作出该最小动力F示意图和力臂L．
（3）已知物重600N，绳子最大承受力为250N，请在如图丙画出绳子的绕线．

Answer 1

分析 （1）小球在水中受到重力和浮力的作用，重力的方向竖直向下，浮力的方向竖直向上，由于小球漂浮，因此受到的力是平衡力，重力和浮力大小相等．
（2）根据杠杆平衡的条件，F₁×L₁=F₂×L₂，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长．
（3）根据滑轮组的省力特点判断出滑轮组承担物重的绳子段数，然后根据偶定奇动的特点组装滑轮组．

解答 解：（1）小球漂浮在水面上，重力和浮力是一对平衡力，二者大小相等，即F=G=3N，过小球重心分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段，注意两条线段长度要相等，如下图所示：

（2）根据杠杆平衡的条件，F₁×L₁=F₂×L₂，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长，由图可知，当动力臂为OA时，在A端施加的最小动力F最小；过A点作垂直于OA向下的作用力，即为在A端施加的最小动力F的示意图；如图所示：

（3）承担物重的绳子段数应为n=$\frac{G}{F}$=$\frac{600N}{250N}$=2.4，
所以滑轮组应由3段绳子承担物重，应从动滑轮绕起，如图所示：

点评 （1）画力的示意图时要考虑到物体的运动状态，当物体处于静止或匀速直线运动时，受到的力就是平衡力．
（2）由杠杆的平衡条件，杠杆中最小作用力问题，可以转化为最大力臂问题，解题的关键是找出最长的力臂．
（3）滑动组的绕线有两种，可从定滑轮或动滑轮绕起，但在实际题目中，应该根据要求选择合适的绕法．