Question

15．按照题目要求作图：
（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），图2为单侧钳柄及相连部分示意图，请在图2中画出钢丝钳剪钢丝时的动力臂L₁和阻力F₂．

（2）杠杆AB上挂了一个重物，为使杠杆在图3中位置静止，根据已画出的力臂画出动力F．
（3）如图4所示，曲杆AOBC自重不计，O为支点，AO=60cm，OB=40cm，BC=30cm，要使曲杆在图示位置平衡，请作出最小的力F的示意图及其力臂L．

Answer 1

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）根据力与力臂垂直的关系进行作图，即过支点作阻力作用线的垂线段；过动力臂的末端作垂直于杠杆的作用力．
（3）根据杠杆平衡条件，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长越省力，当动力臂最长时动力最小．

解答 解：（1）找出支点，从O做F₁的垂线段就是F₁的力臂，从O做F₂的垂线段就是F₂的力臂，如下图所示．

（2）已知阻力的方向竖直向下，为使杠杆平衡，过L的末端做垂直于杠杆的作用力F；方向斜向下，如图所示：

（3）因为在阻力和阻力臂一定时，当动力臂最长时动力最小．O为支点，OB=40cm，BC=30cm，所以OC=50cm，又AO=60cm，当动力作用在A点，动力臂可以是AO=60cm，当动力作用在C点，动力臂可以是OC=50cm，所以最小力应作用在A点，与OA垂直即力臂是OA，故最小的力F的示意图及其力臂L如图：

点评 （1）作力臂时要找好支点与力的作用线，因为力臂是从支点到力的作用线的距离．
（2）此题考查了根据力臂画力的画法，根据力的作用线与力臂垂直，可作出力的作用线，与杠杆的交点就是力的作用点，根据动力和阻力的关系可确定力的方向．
（3）杠杆中的最小动力，可以按照以下几个步骤进行：
①确定杠杆中的支点和动力作用点的位置；
②连接支点与动力作用点，得到最长的线段；
③经过动力作用点做出与该线段垂直的直线；
④根据杠杆平衡原理，确定出使杠杆平衡的动力方向．