Question

1．（1）如圖1所示，一個氫氣球用繩子系在地面上，在風(fēng)的作用下靜止在空中時的場景，請作出氫氣球所受力的示意圖
（2）如圖2所示杠桿OBA處于平衡狀態(tài)，請分別畫出F₁的力臂L₁和F₂的力臂L₂．
（3）如圖3所示，用滑輪組提升重物用筆畫代替繩子在圖中畫出最省力的繩繞法．
（4）在探究杠桿平衡條件的實驗中，如果杠桿右側(cè)高左側(cè)低，則可將左側(cè)的平衡螺母向右調(diào)節(jié)，使其在水平位置平衡．如圖4所示，在支點左側(cè)20cm刻度處掛3個重均為0.5N的鉤碼，在支點右側(cè)15cm刻度處用彈簧測力計拉杠桿，使其水平平衡．要使彈簧測力計示數(shù)最小，彈簧測力計的拉力應(yīng)沿豎直向下方向，此時讀數(shù)為2N．

Answer 1

分析 （1）首先分析氣球受到的力：重力、空氣浮力、風(fēng)的力及繩子的拉力；
確定各個力的方向：重力豎直向下、浮力豎直向上、風(fēng)力水平向左、繩子拉力沿繩子向下．
（2）力臂的畫法：①首先根據(jù)杠桿的示意圖，確定杠桿的支點．②確定力的作用點和力的方向，畫出力的作用線．③從支點向力的作用線作垂線，支點到垂足的距離就是力臂．
（3）滑輪組繩子的繞法，有兩種：一是繩子先系在定滑輪的固定掛鉤上，繞過下面的動滑輪，再繞過上面的定滑輪；二是繩子先系在動滑輪的固定掛鉤上，繞過定滑輪，然后再繞過動滑輪．本題中，要求最省力，屬于第二種．
（4）實驗前杠桿右側(cè)高左側(cè)低，原因是右側(cè)的力和力臂乘積小于左側(cè)的力和力臂乘積，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，可將左側(cè)的平衡螺母向右調(diào)節(jié)，減小左側(cè)的力和力臂乘積，使杠桿在水平位置平衡；
當(dāng)把支點到作用點的連線作為動力臂（施力方向與連線垂直）時，動力臂最長、最省力（彈簧測力計示數(shù)最�。�；
知道阻力、阻力臂和動力臂，利用杠桿的平衡條件求動力．

解答 解：（1）根據(jù)題意氣球受重力、空氣浮力、風(fēng)的力及繩子的拉力幾個力的作用，重力豎直向下、浮力豎直向上、風(fēng)力水平向左、繩子拉力沿繩子向下，如圖所示：

（2）支點為O，從O做F₁的垂線段就是F₁的力臂L₁，從O做F₂的垂線段就是F₂的力臂L₂．如圖所示：

（3）只有一個動滑輪，要求最省力，繩子先系在動滑輪的固定掛鉤上，繞過上面的定滑輪，再繞過動滑輪，如圖所示：

（4）杠桿右側(cè)高左側(cè)低，為使杠桿在水平位置平衡，可以將左側(cè)的平衡螺母向右調(diào)，或者將右側(cè)的平衡螺母向右調(diào)（都向右調(diào)）；
當(dāng)沿豎直向下的方向施力時，動力臂最長，此時最省力，彈簧測力計的示數(shù)最��；
由圖知，若豎直向下施力，動力臂L₁=15cm，
由題知，阻力F₂=0.5N×3=1.5N，阻力臂L₂=20cm，
杠桿在水平位置平衡，
F₁L₁=F₂L₂，
動力：
F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{1.5N×20cm}{15cm}$=2N．
故答案為：（1）如圖所示；（2）如圖所示；（3）如圖所示；（4）右；豎直；2．

點評 （1）此題通過畫力的示意圖，考查了學(xué)生對物體的受力分析，同時考查了各力方向的判定，屬基礎(chǔ)性題目．
（2）作力臂時要找好支點與力的作用線，因為力臂是從支點到力的作用線的距離．