Question

定滑輪在使用時相當于一個杠桿．如圖所示，某人用繩子沿著傾斜方向通過定滑輪拉住鉤碼，已知人手的拉力為F，鉤碼重力為G．
（1）請在圖中標出這只“杠桿”的支點O，畫出拉力F、鉤碼重力G及它們的力臂（保留作圖痕跡）；
（2）若不計摩擦、滑輪重和繩重，請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轉(zhuǎn)動，根據(jù)杠桿的定義中的某一固定點確定支點O；手作用在繩子上的力為拉力F，過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的力臂．
（2）從圖中找出動力臂和阻力臂的關(guān)系，利用杠桿平衡條件的即可驗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，所以支點O為定滑輪的軸；
拉力是自由端沿繩子斜向下的拉力，過鉤碼重心作豎直向下的重力；
過支點O分別作動力作用線和阻力作用線的垂線段（即動力臂L₂和阻力臂L₁）．
如圖所示：

（2）由幾何知識知：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．
點評：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；會結(jié)合數(shù)學知識進行簡單的物理證明．