Question

4．（1）如图a所示，画出力F的力臂（图中O点为支点）．
（2）如图b所示，轻质杠杆AOB处于静止状态，O为支点，作出作用在A点的最小力F和力臂l．
（3）如图c所示，小球在A点由静止开始释放，向右侧摆动．B点是小球摆动的最低点，C点是小球摆到右侧最高点（C处高度低于A处），在小球从A点摆动到C点的过程中，①作出小球经过C点时所受重力示意图；②请标出小球机械能最大的位置并涂黑．

Answer 1

分析 （1）根据力臂的画法表示出动力臂，即过支点作动力作用线的垂线段．
（2）由杠杆平衡条件可知，在阻力与阻力臂一定的情况下，动力臂越大，动力越小，根据图示确定最大动力臂，然后作出力与力臂．
（3）①根据重力的方向是竖直向下的，过重心做竖直向下的力即可；
②机械能为动能和重力势能之和，根据动能和势能的影响因素，分析何时小球具有的机械能最大，然后将小球涂黑即可．

解答 解：（1）已知O点为支点，反向延长动力的作用线，然后过支点O作动力作用线的垂线段L（即动力臂）．如图所示：
（2）由图示可知，线段OA是最大的动力臂l，此时力F最小，过A点作线段OA的垂线即可作出动力F，力与力臂如图所示：
（3）①重力的方向是竖直向下的，过重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段，用G表示；
②由图可知，小球在A点时小球位置最高，势能最大，小球在A点由静止开始释放，向右侧摆动到B点的过程中，速度增大，高度降低，重力势能转化为动能，但在此过程中需要克服空气阻力做功，机械能减小，在从B点摆动到C点的过程中，也要克服空气阻力做功，机械能还会减小．所以机械能最大的位置是在A点，如图所示：

点评 （1）力臂一定是支点到力的作用线的垂直线段，力臂作图题是中考考查的重点，要重点掌握．
（2）本题的解题关键是通过杠杆的平衡条件得出：在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小的结论．
（3）此题考查重力示意图的画法和机械能大小大小的变化，在分析能量变化时，一定要注意空气阻力对能量的影响．