动滑轮在使用时相当于一个杠杆,如图所示,某人用绳子沿着竖直方向通过动滑轮拉住钩码,已知人手的拉力为F,钩码重力为G.(1)请你在图中标出这只“杠杆”的支点O,画出拉力F、阻力G的力臂(保留作图痕迹)(2)若不计摩擦,滑轮重和绳重,请用杠杆平衡条件推证:F=G2.

问题描述:

动滑轮在使用时相当于一个杠杆,如图所示,某人用绳子沿着竖直方向通过动滑轮拉住钩码,已知人手的拉力为F,钩码重力为G.

(1)请你在图中标出这只“杠杆”的支点O,画出拉力F、阻力G的力臂(保留作图痕迹)
(2)若不计摩擦,滑轮重和绳重,请用杠杆平衡条件推证:F=

G
2

(1)动滑轮的支点是固定上端的那段绳子与动滑轮相切的点,动力臂是滑轮的直径,阻力臂是滑轮的半径.如图所示:

(2)
根据杠杆平衡条件:F1•L1=F2•L2
而L1=2L2
∴F=

1
2
G.
答案解析:1)在外力作用下,杠杆可以绕某一固定点转动,根据杠杆的定义中的某一固定点确定支点O;手作用在绳子上的力为拉力F,过钩码的重心作竖直向下的力即重力;最后根据力臂的定义画出相应的力臂.
(2)从图中找出动力臂和阻力臂的关系,利用杠杆平衡条件的即可验证拉力和钩码重力的关系.
考试点:杠杆及其五要素;动滑轮及其工作特点.
知识点:此类作图题的关键是掌握杠杆的五要素,然后根据力臂的定义正确画出力臂;会结合数学知识进行简单的物理证明.