Question

【题目】如图所示，长度为L的轻质杠杆OA的中点悬挂一个重为G的物体：
（1）若在A端施加与杠杆垂直向上的力F，使杠杆在水平位置保持平衡，则F=；
（2）若不计摩擦，保持F的方向始终与杠杆垂直，在将杠杆逆时针匀速转过30°的过程中，力F将（变大/不变/变小）；
（3）若铰链中的摩擦不能不计，改用方向始终竖直向上，大小不变的恒力使杠杆逆时针转过30°，将此恒力记为F0 ， 则在此过程中F0做的功W= ．

Answer 1

【答案】
（1）
（2）变小
（3）
【解析】解：（1）在A端施加与杠杆垂直向上的力F，杠杆在水平位置保持平衡时， 由杠杆的平衡可得：F×L=G× ，解得：F= ；（2）根据图示可知，力F的方向始终与杠杆垂直，将杠杆逆时针匀速转过30°的过程中，动力臂不变，阻力臂小，阻力不变，由杠杆平衡的条件可知，F将变小；（3）改用方向始终竖直向上，大小不变的恒力使杠杆逆时针转过30°，
则A点上升的高度：
h=Lsin30°= ，
则在此过程中F0做的功：
W=F0h=F0× = ．
所以答案是：（1） ；（2）变小；（3） ．
【考点精析】根据题目的已知条件，利用杠杆的平衡条件和功的计算的相关知识可以得到问题的答案，需要掌握杠杆平衡：杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动时，称为杠杆平衡．杠杆平衡是力和力臂乘积的平衡，而不是力的平衡．杠杆平衡的条件：动力 ×动力臂 = 阻力 ×阻力臂即：F1 L1 = F2 L2可变形为 ：F1 / F2 = L1 / L2；功的计算公式：W = F S；F 表示力，单位：牛( N ) ． S 表示距离，单位：米（m）W表示功， 功的单位就是牛· 米 ． 叫作焦耳．即：1 J = 1N·m．