Question

14．圖甲是一種工人在搬運(yùn)玻璃時(shí)用到的吸盤(pán)，當(dāng)同時(shí)抓住提鈕1和2時(shí)，活塞向上運(yùn)動(dòng)，活塞上的閥門(mén)在重力和的共同作用下關(guān)閉，這時(shí)吸盤(pán)就可以“吸起”玻璃，圖乙是它的結(jié)構(gòu)示意圖． 

（1）圖乙中，提鈕2可以看成是一種省力杠桿，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫(huà)出它的阻力F₂、阻力臂l₂和最小動(dòng)力F₁示意圖．
（2）若吸盤(pán)底面積為3dm²，則此吸盤(pán)一次能吸起的最重的玻璃是3×10³N（取大氣壓為10⁵Pa）．

Answer 1

分析 （1）先確定支點(diǎn)位置，即轉(zhuǎn)軸；再確定動(dòng)力和阻力的作用點(diǎn)，根據(jù)力臂越長(zhǎng)作用力越小的原則確定最小作用力的方向，畫(huà)出支點(diǎn)到力作用線(xiàn)的垂直距離即為相應(yīng)的力臂，然后比較動(dòng)力臂與阻力臂的大小關(guān)系，然后判斷杠桿的類(lèi)型．
（2）當(dāng)活塞和玻璃之間氣體最少（真空）時(shí)吸力最大，根據(jù)F=pS求出吸盤(pán)一次能吸起的最重的玻璃是多少．

解答 解：
（1）用吸盤(pán)搬運(yùn)玻璃時(shí)，人作用在手柄上的力是動(dòng)力，連桿作用在提鈕2上的力為阻力，支點(diǎn)在轉(zhuǎn)軸上，如圖所示：
當(dāng)動(dòng)力的方向與提鈕2垂直向上時(shí)動(dòng)力臂最大，即此時(shí)最省力；
從支點(diǎn)開(kāi)始分別向動(dòng)力和阻力的作用線(xiàn)作垂線(xiàn)即得力臂，如圖：

由圖可知，動(dòng)力臂遠(yuǎn)大于阻力臂，所以提鈕2可以看成是一種省力杠桿．
（2）一次能吸起的玻璃最重為：
G=F=pS=10⁵pa×3×10^-2m²=3×10³N．
故答案為：（1）省力；如圖所示；（2）3×10³．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了杠桿最小力問(wèn)題、省力和費(fèi)力杠桿的判斷、壓力的計(jì)算等，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，關(guān)鍵是對(duì)吸盤(pán)式搬運(yùn)玻璃工具工作原理的理解和涉及相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用．