Question

定滑輪在使用時(shí)相當(dāng)于一個(gè)杠桿．如圖所示，某人用繩子沿著傾斜方向通過(guò)定滑輪拉住鉤碼，已知人手的拉力為F，鉤碼重力為G．
（1）請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出這只“杠桿”的支點(diǎn)O，畫出拉力F、鉤碼重力G及它們的力臂（保留作圖痕跡）；
（2）若不計(jì)摩擦、滑輪重和繩重，請(qǐng)用杠桿平衡條件推證：F=G．

Answer 1

【答案】分析：（1）在外力作用下，杠桿可以繞某一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)杠桿的定義中的某一固定點(diǎn)確定支點(diǎn)O；手作用在繩子上的力為拉力F，過(guò)鉤碼的重心作豎直向下的力即重力；最后根據(jù)力臂的定義畫出相應(yīng)的力臂．
（2）從圖中找出動(dòng)力臂和阻力臂的關(guān)系，利用杠桿平衡條件的即可驗(yàn)證拉力和鉤碼重力的關(guān)系．
解答：解：（1）定滑輪可以繞中間軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所以支點(diǎn)O為定滑輪的軸；
拉力是自由端沿繩子斜向下的拉力，過(guò)鉤碼重心作豎直向下的重力；
過(guò)支點(diǎn)O分別作動(dòng)力作用線和阻力作用線的垂線段（即動(dòng)力臂L₂和阻力臂L₁）．
如圖所示：

（2）由幾何知識(shí)知：l₁=l₂=R（R為滑輪半徑）
根據(jù)杠桿平衡條件：F₁?l₁=F₂?l₂，
即F?l_l=G?l₂，得：F=G．
點(diǎn)評(píng)：此類作圖題的關(guān)鍵是掌握杠桿的五要素，然后根據(jù)力臂的定義正確畫出力臂；會(huì)結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的物理證明．