Question

5．作圖題．

（1）如圖1的a中，用手把一小盆水端起，此時(shí)水盆相當(dāng)于圖的b所示的杠桿，其中O為支點(diǎn)，A為杠桿的動(dòng)力作用點(diǎn)．請(qǐng)?jiān)趫D的b中畫出作用在A點(diǎn)的最小動(dòng)力F₁和阻力F₂的力臂L₂．
（2）為了使輕質(zhì)杠桿AB在如圖2所示位置靜止，請(qǐng)你在杠桿上畫出所施加最小力F₁及其力臂的示意圖
（3）將圖3中的元件符號(hào)連成電路，要求：
①只閉合S₁開關(guān)兩燈L₁、L₂都亮；
②只閉合開關(guān)S₂，兩燈L₁、L₂都不亮；
③開關(guān)S₁、S₂都閉合，L₂不亮，L₁亮．
（4）請(qǐng)根據(jù)圖4所示的實(shí)物圖，畫出對(duì)應(yīng)的電路圖．

Answer 1

分析 （1）（2）力臂是從支點(diǎn)到力的作用線的距離．
要畫出最小的力，首先掌握杠桿的平衡條件：F₁L₁=F₂L₂，根據(jù)公式，動(dòng)力臂越長(zhǎng)，越省力，所以只要找到最長(zhǎng)的力臂便可求得最小的力．
（3）只閉合S₁，兩燈都亮，則兩燈串聯(lián)；開關(guān)S₁、S₂都閉合，L₁燈亮，L₂燈不亮，只閉合開關(guān)S₂，兩燈L₁、L₂都不亮，說明S₁控制S₂；
（4）先分析各元件的連接方式，然后用導(dǎo)線將各元件依次連接起來，根據(jù)實(shí)物圖完成電路圖即可．

解答 解：
（1）由題O為支點(diǎn)，從O向F₂的作用線引垂線，垂線段的長(zhǎng)度即為阻力臂L₂．
根據(jù)杠桿的平衡條件，阻力和阻力臂一定時(shí)，動(dòng)力臂越大，動(dòng)力越小，由圖示，最長(zhǎng)的動(dòng)力臂是從O點(diǎn)到A點(diǎn)的距離，過A點(diǎn)做OA的垂線，方向向上，做出力F₁的示意圖．如圖所示：

（2）在阻力與阻力臂的乘積一定的情況下，最省力，即動(dòng)力臂最長(zhǎng)，由圖知OB比OA長(zhǎng)，所以O(shè)B做動(dòng)力臂最長(zhǎng)，過B點(diǎn)與OB垂直向上作垂線就得到動(dòng)力F₁的方向是斜向上的力．如圖所示：

（3）只閉合S₁，兩燈都亮，則兩燈串聯(lián)；只閉合開關(guān)S₂，兩燈L₁、L₂都不亮，說明S₂在支路上，開關(guān)S₁、S₂都閉合，L₁燈亮，L₂燈被短路，不亮，則開關(guān)S₂與L₂并聯(lián)．如圖所示：

（4）根據(jù)實(shí)物圖可知，從正極出發(fā)分兩條支路，一支路經(jīng)開關(guān)S₂、燈泡L₂；另一支路經(jīng)燈泡L₁；然后兩路匯合共同經(jīng)過開關(guān)S₁回到電源負(fù)極；如下圖所示：

點(diǎn)評(píng) （1）此題考查了杠桿中的力臂的畫法和杠桿中的最小力問題．根據(jù)力臂的概念，最重要的是找到支點(diǎn)、和兩個(gè)力，從而可以根據(jù)概念正確地做出力臂；要做出最小的力，關(guān)鍵是確定最長(zhǎng)的力臂，即從支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離．
（2）電路圖的設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)物圖畫電路圖，關(guān)鍵是知道電路中各個(gè)用電器的連接情況，畫電路圖是初中物理的重點(diǎn)也是難點(diǎn)．