Question

5．按照要求作图

（1）玩具“不倒翁”被扳倒后会自动立起来．请在图1中画出此“不倒翁”所受重力的示意图，并画出重力相对于支点O的力臂用L表示（黑点表示“不倒翁”的重心）．
（2）如图2是用螺丝刀撬起图钉的示意图，O为支点，A为动力作用点，F为阻力．请在图2中画出阻力F₂的力臂L₂及作用在A点的最小动力F₁的示意图
（3）如图3所示是用羊角锤拔钉子的示意图，画出将钉子拔出时所用最小力的方向及其力臂．

Answer 1

分析 （1）根据重力的方向总是竖直向下的，过不倒翁的重心表示出重力的方向；根据力臂与力的作用线垂直的关系，过支点O做垂直于重力作用线的垂线段即可．
（2）画力臂应从支点向力的作用线画垂线；画最小的动力则要找到最长的力臂，使力的作用线方向与力臂垂直．
（3）由杠杆的平衡条件F₁L₁=F₂L₂可知，当动力臂最大时，动力最小，即最省力．连接支点和力的作用点A即是最大动力臂，当作用力与之垂直时，作用力最小．

解答 解：
（1）过重心做竖直向下的力，即重力；过支点O做垂直于重力作用线的垂线段L，即重力的力臂．如下图所示：
（2）过支点O作垂直于阻力作用线的垂线段L₂（即阻力臂）；过A点作垂直于OA、斜向上的力F₁（即最小动力）；如下图所示：
（3）力臂越长越省力，最长的力臂即支点与作用点的连线，然后根据力臂的画法作出垂直于力臂的作用力即可．过O点作垂直于F₂的垂线即为阻力F₂的力臂L₂．如下图所示：

点评 （1）本题的关键是牢记重力的方向总是竖直向下的，并且会用示意图表示力的三要素；知道力与力臂的关系是正确画出力臂的前提．
（2）本题考查了力和力臂的作法，关键是要作出支点到力的作用线的垂线段，力臂就是支点到力的作用线的垂直距离．
（3）求最小的力是常见的题型，关键是要找到离支点最远的点从而做出最长的力臂．