Question

8．如图所示，轻质木杆AB可以绕O点转动，OA=3OB，B端细线下方挂着一个重100N，边长为10cm的正方体重物静止在水平地面上．某同学在A端施加一竖直向下、大小为20N的动力F使木杆在水平位置静止，则此时重物对水平地面的压强为4×10³ Pa，此木杆为省力（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆．

Answer 1

分析 （1）根据杠杆的平衡条件，求出绳子作用在杠杆B端的力大小，分析A的状态和受力情况，根据力的作用相互性，求出物体对地面的压力，根据p=$\frac{F}{S}$求重物对水平地面的压强；
（2）从动力臂与阻力臂的大小关系确定杠杆的类型可．

解答 解：（1）以杠杆为研究对象，O为支点，杠杆A端受到竖直向下的拉力F_A和B端受到绳子施加的竖直向下的拉力F_B，
杠杆静止不动，即处于平衡状态，
根据杠杆的平衡条件有：F_A×OA=F_B×OB，
则F_B=$\frac{{F}_{A}×OA}{OB}$=3F_A=3×20N=60N；
力的作用是相互的，杠杆B端受到竖直向下的绳子拉力为60N，
则绳子竖直向上拉正方体的力为F_拉=60N，
以正方体为研究对象，还受到竖直向上的支持力和竖直向下的重力，
因物体处于平衡状态，受到平衡力的作用，重力等于拉力与支持力之和，
故水平地面对A的支持力：
F′=G-F_拉=100N-60N=40N；
根据力的作用是相互的，物体对支持面的压力F=F′，
受力面积S=0.1m×0.1m=0.01m²；
则此时重物对水平地面的压强为：
p=$\frac{F}{S}=\frac{40N}{0.01{m}^{2}}$=4×10³Pa；
（2）由图示情况可知，O为支点，AO为动力臂，BO为阻力臂，因为动力臂大于阻力臂，所以此木杆为省力杠杆．
故答案为：4×10³； 省力．

点评 这是一道综合性较强的题目，考查杠杆的平衡条件、力的平衡、作用力和反作用力及压强的计算及杠杆类型的判断．确定研究对象，正确进行受力分析是关键．