Question

用一根硬棒撬一个大石块（如图），棒的上端A是动力作用点，要使作用在A点的力最小，那么力F应沿哪个方向，在图中画出力F及其力臂．

Answer 1

分析：（1）根据动力的方向画出支点，如下图，当动力方向向上时，杠杆逆时针绕杠杆的下端a转动，a为支点；当动力方向向下时，杠杆顺时针绕杠杆的下边支起点b转动，b为支点；
（2）无论动力方向向上还是向下，垂直于杠杆时的力臂最长、最省力；再比较两种方向用力时的大小，找出最省力的方向．

解答：解：（1）当动力方向向上时，支点为a，L_ad为阻力臂，L_Aa为动力臂，如下图所示：

∵F₁L_Aa=FL_ad，
∴F1=

FLad

LAa

；-----①
（2）当动力方向向下时，支点为b，L_bd为阻力臂，L_Ab为动力臂，如下图所示：

∵F₂L_Ab=FL_bd，
∴F2=

FLbd

LAb

-----②
由图可知，L_ad＜L_bd，L_Aa＞L_Ab，阻力F相同，
∴F₁＜F₂．
∴撬动石块动力F为最小时的方向为垂直于杠杆向上．
故答案为：最省力的动力方向同F₁，如下图所示：

点评：能够找出两种用力情况下的支点、动力臂和阻力臂，灵活运用杠杆的平衡条件判断动力大小是解决本题的关键．