1 请在图中作出杠杆的动力$F_{1}$和阻力$F_{2}$的力臂。

答案:
1. 如图所示

1. 如图所示
解析:
【分析】
要画出杠杆两个力的力臂,首先明确力臂的定义是支点到力的作用线的垂直距离,按三步思路解题:第一步先定位题目给出的支点O;第二步用虚线将F₁、F₂的作用线适当延长,确保支点可以向作用线作出垂线;第三步从支点O分别向两个力的作用线作垂线段,标注垂直符号和对应的力臂标识,就得到两个力的力臂,注意不能直接把支点和力的作用点的连线当作力臂。
【解析】
作图步骤如下:
1. 确认杠杆的支点为图中标注的O点;
2. 用虚线分别沿F₁、F₂的方向,将两个力的作用线适当延长;
3. 从支点O向F₁的作用线作垂直的虚线段,标注直角垂直符号,该垂线段就是动力F₁的力臂,标记为L₁;
4. 从支点O向F₂的作用线作垂直的虚线段,标注直角垂直符号,该垂线段就是阻力F₂的力臂,标记为L₂。
【答案】

【知识点】
力臂作图、杠杆五要素
【点评】
本题是杠杆章节的基础作图题,核心考察力臂的基本定义,常见易错点是直接将支点和力的作用点的连线当作力臂,漏画垂直符号、漏标力臂标识,作图时要注意延长力的作用线、垂线段这类辅助线都需要用虚线绘制。
【难度系数】
0.7
要画出杠杆两个力的力臂,首先明确力臂的定义是支点到力的作用线的垂直距离,按三步思路解题:第一步先定位题目给出的支点O;第二步用虚线将F₁、F₂的作用线适当延长,确保支点可以向作用线作出垂线;第三步从支点O分别向两个力的作用线作垂线段,标注垂直符号和对应的力臂标识,就得到两个力的力臂,注意不能直接把支点和力的作用点的连线当作力臂。
【解析】
作图步骤如下:
1. 确认杠杆的支点为图中标注的O点;
2. 用虚线分别沿F₁、F₂的方向,将两个力的作用线适当延长;
3. 从支点O向F₁的作用线作垂直的虚线段,标注直角垂直符号,该垂线段就是动力F₁的力臂,标记为L₁;
4. 从支点O向F₂的作用线作垂直的虚线段,标注直角垂直符号,该垂线段就是阻力F₂的力臂,标记为L₂。
【答案】
【知识点】
力臂作图、杠杆五要素
【点评】
本题是杠杆章节的基础作图题,核心考察力臂的基本定义,常见易错点是直接将支点和力的作用点的连线当作力臂,漏画垂直符号、漏标力臂标识,作图时要注意延长力的作用线、垂线段这类辅助线都需要用虚线绘制。
【难度系数】
0.7
2 如图所示为铡刀切甘蔗时的示意图,请在图中画出作用在铡刀上的动力$F_{1}$和阻力$F_{2}$的力臂。

答案:
2. 如图所示

2. 如图所示
解析:
【分析】
要画出动力F₁和阻力F₂的力臂,首先明确力臂的定义:力臂是支点到力的作用线的垂直距离。解题第一步先找准图中标注的支点O;第二步,将F₁、F₂两个力的作用线适当反向延长,方便后续作垂线;第三步,从支点O分别向两个力的作用线作垂线段,该垂线段就是对应的力臂,最后标注垂直符号和对应的力臂标识即可完成作图。
【解析】
作力臂的规范步骤如下:
1. 确定杠杆的支点为图中的O点;
2. 分别反向延长动力F₁、阻力F₂的作用线,得到两条力的作用线的完整直线;
3. 从支点O向F₁的作用线作垂线,支点到垂足的垂线段就是动力臂,标记为L₁;
4. 从支点O向F₂的作用线作垂线,支点到垂足的垂线段就是阻力臂,标记为L₂,在垂线和力的作用线的交点处标注垂直符号。
【答案】

【知识点】
力臂作图,杠杆五要素
【点评】
本题是杠杆章节的基础作图题,核心考察对力臂定义的理解,常见易错点是不少同学会误将支点到力的作用点的连线直接当作力臂,忽略力臂必须与力的作用线垂直的要求,作图时要注意规范标注垂直符号和对应的力臂标识。
【难度系数】
0.7
要画出动力F₁和阻力F₂的力臂,首先明确力臂的定义:力臂是支点到力的作用线的垂直距离。解题第一步先找准图中标注的支点O;第二步,将F₁、F₂两个力的作用线适当反向延长,方便后续作垂线;第三步,从支点O分别向两个力的作用线作垂线段,该垂线段就是对应的力臂,最后标注垂直符号和对应的力臂标识即可完成作图。
【解析】
作力臂的规范步骤如下:
1. 确定杠杆的支点为图中的O点;
2. 分别反向延长动力F₁、阻力F₂的作用线,得到两条力的作用线的完整直线;
3. 从支点O向F₁的作用线作垂线,支点到垂足的垂线段就是动力臂,标记为L₁;
4. 从支点O向F₂的作用线作垂线,支点到垂足的垂线段就是阻力臂,标记为L₂,在垂线和力的作用线的交点处标注垂直符号。
【答案】
【知识点】
力臂作图,杠杆五要素
【点评】
本题是杠杆章节的基础作图题,核心考察对力臂定义的理解,常见易错点是不少同学会误将支点到力的作用点的连线直接当作力臂,忽略力臂必须与力的作用线垂直的要求,作图时要注意规范标注垂直符号和对应的力臂标识。
【难度系数】
0.7
3 如图所示,用开启啤酒瓶盖的工具开启瓶盖。请在图中标出支点$O$的位置,并作出力$F$的力臂。

答案:
3. 如图所示

3. 如图所示
解析:
【分析】
这是一道杠杆作图题,我们可以按照两步思路来完成作图:第一步先确定支点,开瓶器开启瓶盖时,杠杆会绕着一个固定点转动,这个点就是支点,结合实际使用场景,这个点是开瓶器和瓶盖顶部上表面接触的位置,我们先把这个点标记为O;第二步画力F的力臂,首先沿力F的方向画出力的作用线,再从确定好的支点O向这条作用线作垂线,支点到垂足之间的垂线段就是力F的力臂,最后标注出力臂的符号就完成作图了。
【解析】
1. 标记支点O:找到开瓶器与瓶盖顶面的接触点,该点是开瓶器转动的固定中心,将其标注为支点O。
2. 绘制力F的作用线:沿力F的箭头方向,将力F所在的线段适当延长,得到力的作用线。
3. 作垂线段:从支点O向力F的作用线作垂线,支点到垂足的这段垂线段就是力F的力臂,标注对应的力臂标识即可。
【答案】

【知识点】
杠杆支点判定,力臂画法
【点评】
本题属于杠杆作图的基础题型,核心易错点是支点的误判,不少同学会错误将开瓶器末端的点当作支点,需要结合开瓶器的实际使用过程判断杠杆的转动中心,同时要牢记力臂是支点到力的作用线的垂直距离,并非支点到力的作用点的连线。
【难度系数】
0.7
这是一道杠杆作图题,我们可以按照两步思路来完成作图:第一步先确定支点,开瓶器开启瓶盖时,杠杆会绕着一个固定点转动,这个点就是支点,结合实际使用场景,这个点是开瓶器和瓶盖顶部上表面接触的位置,我们先把这个点标记为O;第二步画力F的力臂,首先沿力F的方向画出力的作用线,再从确定好的支点O向这条作用线作垂线,支点到垂足之间的垂线段就是力F的力臂,最后标注出力臂的符号就完成作图了。
【解析】
1. 标记支点O:找到开瓶器与瓶盖顶面的接触点,该点是开瓶器转动的固定中心,将其标注为支点O。
2. 绘制力F的作用线:沿力F的箭头方向,将力F所在的线段适当延长,得到力的作用线。
3. 作垂线段:从支点O向力F的作用线作垂线,支点到垂足的这段垂线段就是力F的力臂,标注对应的力臂标识即可。
【答案】
【知识点】
杠杆支点判定,力臂画法
【点评】
本题属于杠杆作图的基础题型,核心易错点是支点的误判,不少同学会错误将开瓶器末端的点当作支点,需要结合开瓶器的实际使用过程判断杠杆的转动中心,同时要牢记力臂是支点到力的作用线的垂直距离,并非支点到力的作用点的连线。
【难度系数】
0.7
4 如图所示是教室中的学生椅,人坐在椅面上若用力向后靠,椅子可能会向后倾倒。请画出椅子即将向后倾倒时,支点$O$的位置及靠背所受压力$F_{2}$的力臂$l_{2}$。

答案:
4. 如图所示

4. 如图所示
解析:
【分析】
首先我们要明确杠杆支点的定义:杠杆绕着转动的固定点就是支点。当椅子即将向后倾倒时,椅子的前侧椅脚会离开地面,不再和地面接触,此时整个椅子只会绕后侧椅脚与地面的接触点转动,这个点就是支点O。接下来画力臂,力臂的定义是支点到力的作用线的垂直距离,我们先将F₂的作用线适当延长,再从确定好的支点O向F₂的作用线作垂线,这条垂线段就是F₂对应的力臂l₂,最后标注好对应的符号即可。
【解析】
步骤1:确定支点O:椅子即将向后倾倒瞬间,前椅腿抬离地面,椅子绕后椅腿与地面的接触点转动,将该点标记为支点O。
步骤2:沿F₂的箭头方向,将F₂的作用线适当延长,得到完整的力的作用线。
步骤3:从支点O向F₂的作用线作垂线段,标注垂直符号,该垂线段就是力F₂的力臂l₂,在垂线段旁标注l₂即可。
【答案】

【知识点】
杠杆支点确定,力臂的画法
【点评】
本题结合生活中椅子后仰倾倒的真实场景考察杠杆作图,需要学生自主判断支点位置,避免出现误将前椅脚作为支点的错误,同时要牢记力臂是支点到力的作用线的垂直距离,不能直接连接支点和力的作用点作为力臂。
【难度系数】
0.6
首先我们要明确杠杆支点的定义:杠杆绕着转动的固定点就是支点。当椅子即将向后倾倒时,椅子的前侧椅脚会离开地面,不再和地面接触,此时整个椅子只会绕后侧椅脚与地面的接触点转动,这个点就是支点O。接下来画力臂,力臂的定义是支点到力的作用线的垂直距离,我们先将F₂的作用线适当延长,再从确定好的支点O向F₂的作用线作垂线,这条垂线段就是F₂对应的力臂l₂,最后标注好对应的符号即可。
【解析】
步骤1:确定支点O:椅子即将向后倾倒瞬间,前椅腿抬离地面,椅子绕后椅腿与地面的接触点转动,将该点标记为支点O。
步骤2:沿F₂的箭头方向,将F₂的作用线适当延长,得到完整的力的作用线。
步骤3:从支点O向F₂的作用线作垂线段,标注垂直符号,该垂线段就是力F₂的力臂l₂,在垂线段旁标注l₂即可。
【答案】
【知识点】
杠杆支点确定,力臂的画法
【点评】
本题结合生活中椅子后仰倾倒的真实场景考察杠杆作图,需要学生自主判断支点位置,避免出现误将前椅脚作为支点的错误,同时要牢记力臂是支点到力的作用线的垂直距离,不能直接连接支点和力的作用点作为力臂。
【难度系数】
0.6
5 如图所示是指甲剪的示意图。请在图中作出杠杆$ABO$以$O$点为支点时动力$F_{1}$的力臂$l_{1}$和阻力$F_{2}$。

答案:
5. 如图所示

5. 如图所示
解析:
【分析】
首先明确本题的两个作图要求:画动力F₁的力臂l₁、画出杠杆ABO的阻力F₂。第一步处理力臂:根据力臂的定义,力臂是支点到力的作用线的垂直距离,首先确定支点为O,先将F₁的作用线用虚线适当延长,再从O点向该作用线作垂线段,该垂线段就是l₁。第二步判断阻力:杠杆ABO在A点受到向下的F₁时,会绕O点顺时针转动,B点会向下挤压指甲剪下方的构件,根据力的作用是相互的,下方构件会给B点一个向上的、阻碍杠杆顺时针转动的力,这个力就是阻力F₂,作用点在B点,方向向上,最后标注对应的符号即可。
【解析】
1. 绘制动力臂l₁:
① 用虚线将动力F₁的作用线适当延长;
② 从支点O向F₁的作用线作垂直的虚线段,标注垂直符号,该垂线段就是动力臂,在旁标注l₁。
2. 绘制阻力F₂:
确定阻力的作用点为B点,由于杠杆ABO有绕O点顺时针转动的趋势,下方杠杆对B点的阻力阻碍杠杆向下运动,因此阻力方向竖直向上,从B点出发沿向上方向画带箭头的线段,标注F₂即可。
【答案】

【知识点】
力臂作图,杠杆受力分析
【点评】
本题是结合生活中指甲剪的杠杆作图题,易错点集中在阻力的方向判断,不少同学会错误将阻力方向画为向下,要牢记阻力是阻碍杠杆转动的力,结合杠杆的转动趋势判断方向,同时画力臂时不要遗漏垂直符号的标注。
【难度系数】
0.6
首先明确本题的两个作图要求:画动力F₁的力臂l₁、画出杠杆ABO的阻力F₂。第一步处理力臂:根据力臂的定义,力臂是支点到力的作用线的垂直距离,首先确定支点为O,先将F₁的作用线用虚线适当延长,再从O点向该作用线作垂线段,该垂线段就是l₁。第二步判断阻力:杠杆ABO在A点受到向下的F₁时,会绕O点顺时针转动,B点会向下挤压指甲剪下方的构件,根据力的作用是相互的,下方构件会给B点一个向上的、阻碍杠杆顺时针转动的力,这个力就是阻力F₂,作用点在B点,方向向上,最后标注对应的符号即可。
【解析】
1. 绘制动力臂l₁:
① 用虚线将动力F₁的作用线适当延长;
② 从支点O向F₁的作用线作垂直的虚线段,标注垂直符号,该垂线段就是动力臂,在旁标注l₁。
2. 绘制阻力F₂:
确定阻力的作用点为B点,由于杠杆ABO有绕O点顺时针转动的趋势,下方杠杆对B点的阻力阻碍杠杆向下运动,因此阻力方向竖直向上,从B点出发沿向上方向画带箭头的线段,标注F₂即可。
【答案】
【知识点】
力臂作图,杠杆受力分析
【点评】
本题是结合生活中指甲剪的杠杆作图题,易错点集中在阻力的方向判断,不少同学会错误将阻力方向画为向下,要牢记阻力是阻碍杠杆转动的力,结合杠杆的转动趋势判断方向,同时画力臂时不要遗漏垂直符号的标注。
【难度系数】
0.6
6 如图甲所示是小华在水平地面上用笤帚扫地时的情景,其中$O$为支点,作用在$A$点的动力为$F_{1}$。请在图乙中画出作用在$B$点的阻力$F_{2}$的示意图及其力臂$l_{2}$。

答案:
6. 如图所示

6. 如图所示
解析:
【分析】
解题思路:首先明确该杠杆的运动趋势,支点为O,A点受到向左的动力F₁,会带动笤帚整体绕O点向左转动,B点会向左运动,地面会对B点产生阻碍其向左运动的阻力,先确定阻力F₂的方向和作用点;之后按照力臂的定义,从支点向阻力的作用线作垂线段,就能得到对应的阻力臂l₂。第一步先判断阻力:笤帚B端和地面接触,向左扫动时地面给笤帚的摩擦力就是阻力,方向与B点运动方向相反,也就是水平向右,作用点在B点。第二步画力臂:牢记力臂是支点到力的作用线的垂直距离,从O点向F₂的作用线作垂线,标注垂足和l₂即可。
【解析】
1. 绘制阻力F₂:作用点取在B点,由于笤帚B点向左运动,地面对笤帚的阻力阻碍其向左运动,沿水平向右的方向画出带箭头的线段,标注符号F₂。
2. 绘制阻力臂l₂:从支点O向阻力F₂的作用线作垂线,支点O到垂足之间的垂线段就是阻力F₂的力臂l₂,标注垂直符号,在垂线段旁标注l₂。
【答案】

【知识点】
杠杆阻力判断,力臂作图
【点评】
本题是杠杆相关的基础作图题,核心易错点是阻力方向的判断,不少同学会错误将阻力方向画为向左,忽略阻力是阻碍杠杆的相对运动,动力使笤帚B端向左运动,阻力必然向右;另外画力臂时要注意必须是支点到力的作用线的垂线段,不能直接连接O、B两点作为力臂,同时不要遗漏垂直符号的标注。
【难度系数】
0.6
解题思路:首先明确该杠杆的运动趋势,支点为O,A点受到向左的动力F₁,会带动笤帚整体绕O点向左转动,B点会向左运动,地面会对B点产生阻碍其向左运动的阻力,先确定阻力F₂的方向和作用点;之后按照力臂的定义,从支点向阻力的作用线作垂线段,就能得到对应的阻力臂l₂。第一步先判断阻力:笤帚B端和地面接触,向左扫动时地面给笤帚的摩擦力就是阻力,方向与B点运动方向相反,也就是水平向右,作用点在B点。第二步画力臂:牢记力臂是支点到力的作用线的垂直距离,从O点向F₂的作用线作垂线,标注垂足和l₂即可。
【解析】
1. 绘制阻力F₂:作用点取在B点,由于笤帚B点向左运动,地面对笤帚的阻力阻碍其向左运动,沿水平向右的方向画出带箭头的线段,标注符号F₂。
2. 绘制阻力臂l₂:从支点O向阻力F₂的作用线作垂线,支点O到垂足之间的垂线段就是阻力F₂的力臂l₂,标注垂直符号,在垂线段旁标注l₂。
【答案】
【知识点】
杠杆阻力判断,力臂作图
【点评】
本题是杠杆相关的基础作图题,核心易错点是阻力方向的判断,不少同学会错误将阻力方向画为向左,忽略阻力是阻碍杠杆的相对运动,动力使笤帚B端向左运动,阻力必然向右;另外画力臂时要注意必须是支点到力的作用线的垂线段,不能直接连接O、B两点作为力臂,同时不要遗漏垂直符号的标注。
【难度系数】
0.6
7 某剧组为拍摄节目需要,设计了如图所示的拉力装置来改变照明灯的高度,轻质杠杆ABO可绕O点转动,请在图中画出杠杆所受拉力的力臂$l_1$和杠杆所受阻力$F_2$的示意图。

答案:
7. 如图所示

7. 如图所示
解析:
【分析】
解题时按照杠杆作图的标准步骤思考即可:首先第一步先明确杠杆的支点是O点,其次先确定杠杆受到的拉力:定滑轮只改变力的方向,所以绳子对杠杆B点的拉力方向是沿绳子斜向上的,接下来画这个拉力的力臂,按照力臂的定义:支点到力的作用线的垂直距离,先延长拉力的作用线,再从O点向该作用线作垂线,得到的垂线段就是力臂l₁。之后找阻力:杠杆A端挂有照明灯,阻碍杠杆转动的阻力就是照明灯对A点的拉力,方向竖直向下,作用点在A点,画出这个带箭头的力标注F₂即可。
【解析】
1. 确定支点:本杠杆的固定转动点为O点。
2. 绘制拉力的力臂l₁:
杠杆在B点受到绳子的拉力,方向沿斜向上的绳段方向,先将该拉力的作用线适当延长;从支点O向这条拉力的作用线作垂线,标注垂直符号,支点到垂足的垂线段就是拉力的力臂,标记为l₁。
3. 绘制阻力F₂:
杠杆受到的阻力是照明灯对A端的拉力,作用点取在A点,沿竖直向下的方向画出带箭头的线段,标注符号F₂,即为阻力的示意图。
【答案】

【知识点】
力臂画法;杠杆受力作图
【点评】
本题是杠杆的基础作图题,常见易错点是误将人手的拉力F直接当成作用在杠杆上的力,忽略定滑轮的转向作用,搞错B点拉力的方向;另外画力臂时容易遗漏垂直符号,阻力的方向也容易画错,解题时要先区分作用在杠杆上的力,再严格按照力臂的作图规范完成绘制。
【难度系数】
0.7
解题时按照杠杆作图的标准步骤思考即可:首先第一步先明确杠杆的支点是O点,其次先确定杠杆受到的拉力:定滑轮只改变力的方向,所以绳子对杠杆B点的拉力方向是沿绳子斜向上的,接下来画这个拉力的力臂,按照力臂的定义:支点到力的作用线的垂直距离,先延长拉力的作用线,再从O点向该作用线作垂线,得到的垂线段就是力臂l₁。之后找阻力:杠杆A端挂有照明灯,阻碍杠杆转动的阻力就是照明灯对A点的拉力,方向竖直向下,作用点在A点,画出这个带箭头的力标注F₂即可。
【解析】
1. 确定支点:本杠杆的固定转动点为O点。
2. 绘制拉力的力臂l₁:
杠杆在B点受到绳子的拉力,方向沿斜向上的绳段方向,先将该拉力的作用线适当延长;从支点O向这条拉力的作用线作垂线,标注垂直符号,支点到垂足的垂线段就是拉力的力臂,标记为l₁。
3. 绘制阻力F₂:
杠杆受到的阻力是照明灯对A端的拉力,作用点取在A点,沿竖直向下的方向画出带箭头的线段,标注符号F₂,即为阻力的示意图。
【答案】
【知识点】
力臂画法;杠杆受力作图
【点评】
本题是杠杆的基础作图题,常见易错点是误将人手的拉力F直接当成作用在杠杆上的力,忽略定滑轮的转向作用,搞错B点拉力的方向;另外画力臂时容易遗漏垂直符号,阻力的方向也容易画错,解题时要先区分作用在杠杆上的力,再严格按照力臂的作图规范完成绘制。
【难度系数】
0.7
8 如图所示,一根质量忽略不计的杠杆,支点为O点,在A点悬挂一重为20 N的物体,物体对杠杆的拉力为$F_{1}$。现在杠杆上施加一个大小为10 N、方向竖直向上的力$F_{2}$,杠杆在水平位置保持平衡,请在图中画出拉力$F_{1}$的力臂$l_{1}$以及拉力$F_{2}$的示意图。

答案:
8. 如图所示

8. 如图所示
解析:
【分析】
首先明确作图思路:第一步先完成F₁力臂的绘制,力臂的核心是支点到力的作用线的垂直距离,先找到支点O,再向F₁的竖直向下作用线作垂线即可。第二步要确定F₂的位置:先通过杠杆平衡条件计算F₂的力臂长度,已知F₁=20N,从图中数出F₁的力臂为3格长度,代入杠杆平衡公式就能算出F₂的力臂为6格。接下来判断F₂的作用位置:F₁竖直向下作用在O点左侧,会让杠杆绕O点逆时针转动,而F₂是竖直向上的,若作用在O点右侧,向上的力也会让杠杆逆时针转动,无法平衡,因此F₂必须作用在O点左侧、距离O点6格的位置,竖直向上绘制即可,这样产生的转动效果为顺时针,能和F₁的效果抵消,让杠杆平衡。
【解析】
1. 绘制F₁的力臂l₁:
确定支点为O,F₁是过A点竖直向下的拉力,沿F₁方向得到力的作用线,从支点O向该作用线作垂线段,标注垂足,该垂线段就是F₁的力臂l₁。
2. 计算F₂的力臂:
设杠杆每一格的长度为L,由图可知F₁的力臂l₁=3L,根据杠杆平衡条件F₁l₁=F₂l₂,代入已知数值F₁=20N、F₂=10N,可得:
20N × 3L = 10N × l₂
解得l₂=6L,即F₂的力臂长度为6格。
3. 绘制F₂的示意图:
由于F₁使杠杆绕O点逆时针转动,竖直向上的F₂需要使杠杆绕O点顺时针转动才能平衡,因此F₂的作用点在支点O左侧、距离O点6格的位置,沿竖直向上的方向画出带箭头的线段,标注F₂即可。
【答案】

【知识点】
力臂的画法,杠杆平衡条件
【点评】
本题属于杠杆作图的中档题型,易错点是很多同学会默认动力和阻力在支点两侧,忽略了力的方向不同时,两个力作用在支点同侧也可以让杠杆平衡,需要结合转动效果判断力的位置,灵活运用杠杆平衡条件计算力臂长度,对学生的综合分析能力有一定考察作用。
【难度系数】
0.5
首先明确作图思路:第一步先完成F₁力臂的绘制,力臂的核心是支点到力的作用线的垂直距离,先找到支点O,再向F₁的竖直向下作用线作垂线即可。第二步要确定F₂的位置:先通过杠杆平衡条件计算F₂的力臂长度,已知F₁=20N,从图中数出F₁的力臂为3格长度,代入杠杆平衡公式就能算出F₂的力臂为6格。接下来判断F₂的作用位置:F₁竖直向下作用在O点左侧,会让杠杆绕O点逆时针转动,而F₂是竖直向上的,若作用在O点右侧,向上的力也会让杠杆逆时针转动,无法平衡,因此F₂必须作用在O点左侧、距离O点6格的位置,竖直向上绘制即可,这样产生的转动效果为顺时针,能和F₁的效果抵消,让杠杆平衡。
【解析】
1. 绘制F₁的力臂l₁:
确定支点为O,F₁是过A点竖直向下的拉力,沿F₁方向得到力的作用线,从支点O向该作用线作垂线段,标注垂足,该垂线段就是F₁的力臂l₁。
2. 计算F₂的力臂:
设杠杆每一格的长度为L,由图可知F₁的力臂l₁=3L,根据杠杆平衡条件F₁l₁=F₂l₂,代入已知数值F₁=20N、F₂=10N,可得:
20N × 3L = 10N × l₂
解得l₂=6L,即F₂的力臂长度为6格。
3. 绘制F₂的示意图:
由于F₁使杠杆绕O点逆时针转动,竖直向上的F₂需要使杠杆绕O点顺时针转动才能平衡,因此F₂的作用点在支点O左侧、距离O点6格的位置,沿竖直向上的方向画出带箭头的线段,标注F₂即可。
【答案】
【知识点】
力臂的画法,杠杆平衡条件
【点评】
本题属于杠杆作图的中档题型,易错点是很多同学会默认动力和阻力在支点两侧,忽略了力的方向不同时,两个力作用在支点同侧也可以让杠杆平衡,需要结合转动效果判断力的位置,灵活运用杠杆平衡条件计算力臂长度,对学生的综合分析能力有一定考察作用。
【难度系数】
0.5