Question

5．利用杠杆投掷石球，如图1，作用在A点的力沿b时最小（选填“a”、“b”或“c”）．已知石球重100N，OA：OB=1：4，则作用在A点力的最小值为400（不计杠杆自重及摩擦）．若将这个石球放入水中，它将下沉．请在图2中画出正在下沉过程中的小球所受重力和浮力的示意图，标出相应力的符号．

Answer 1

分析 （1）阻力和阻力臂一定时，动力和动力臂成反比，要想动力最小，必须动力臂最长；
（2）根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂求出最小的动力；
（3）意图：用一个带箭头的线段表示力的三要素，线段的长度表示力的大小，箭头表示力的方向；
力的示意图，首先要对物体进行受力分析，看物体受几个力，要先分析力的大小、方向和作用点，再按照画图的要求画出各个力．

解答 解：（1）利用如图所示杠杆投掷“石球”．在“投球”时阻力和阻力臂一定，要想动力最小，必须动力臂最长，图中的力沿b方向时，动力臂最长，动力最小；
（2）根据杠杆平衡条件可得：
G×OB=F×OA，
所以作用在A点力的最小值：F=$\frac{G×OB}{OA}$=$\frac{100N×4}{1}$=40N；
（3）石球在水中下沉，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，因为石球下沉，所以重力大于浮力，根据力的示意图的画法，如下图所示：

故答案为：b；400；如上图．

点评 画力的示意图的一般步骤为：一画简图二定点，三画线，四画尖，五把力的符号标尖边．按照这个作图步骤，很容易能够画出指定力的示意图．