Question

9．圖中AOB是可繞O點無摩擦轉動的輕桿，A端掛重400N的物塊，AO與OB長度分別為50cm和40cm．重為600N的人始終沿豎直方向拉掛在B端的輕環(huán)．
（1）要使輕桿在水平位置處于平衡，求人應施加的拉力F；
（2）輕桿處于水平位置時，要使此人不被拉起，求A端所掛物塊的最小物重G；
（3）當輕桿轉至在圖中虛線位置平衡時，與杠桿在水平位置平衡時相比，人的拉力將不變（選填“變大”、“變小”或“不變”），你的理由是：動力臂與阻力臂之比保持不變，根據(jù)杠桿平衡條件，人的拉力大小保持不變．

Answer 1

分析 （1）杠桿在水平位置平衡，知道動力臂和阻力臂的關系，以及在A點施加大小，利用杠桿的平衡條件F₁L₁=F₂L₂計算出杠桿B點人應施加拉力．
（2）物體間力的作用是相互的，杠桿對人的拉力等于人對杠桿施加的拉力，人對地面的壓力是由人的重力產(chǎn)生的，故壓力F_壓=G-F．
（3）當輕桿在圖中虛線位置平衡時，兩力臂的比值不變，A的重力不變，根據(jù)杠桿的平衡條件可知人的拉力大小．

解答 解：（1）已知，G′=400N，OA=50cm，OB=40cm，
根據(jù)杠桿的平衡條件F₁L₁=F₂L₂可得，
F•OB=G′•OA  
代入數(shù)據(jù)     F×40cm=400N×50cm
解得：F=500N     
（2）輕桿處于水平位置時，要使此人不被拉起，壓力F_壓=G-F=0N，
根據(jù)杠桿的平衡條件F₁L₁=F₂L₂可得
F′•OB=G•OA
代入數(shù)據(jù)   600N×40cm=G×50cm
解得：G=480N，
（3）當輕桿在圖中虛線位置平衡時，傾斜后力臂都變小，但兩力臂的比值不變，仍為5：4，A的重力不變，根據(jù)杠桿的平衡條件F₁L₁=F₂L₂可知人的拉力不變．
答：（1）要使輕桿在水平位置處于平衡，求人應施加的拉力F為500N；
（2）輕桿處于水平位置時，要使此人不被拉起，求A端所掛物塊的最小物重G為480N；
（3）不變；動力臂與阻力臂之比保持不變，根據(jù)杠桿平衡條件，人的拉力大小保持不變．

點評 杠桿在水平位置平衡后，支點到力的作用線的距離就是力臂，這點是考查的重點，也是學生容易忽視的地方．