Question

按要求作圖：

（1）在圖甲中畫出使輕質(zhì)杠桿保持平衡的最小的力F的示意圖及力臂．
（2）如圖乙所示，小明站在地面上，欲用滑輪組提升重物，請(qǐng)畫出最合適的繞線方法．
（3）某農(nóng)場(chǎng)需要設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)放養(yǎng)奶牛的裝置，要求：用細(xì)導(dǎo)線將牛群圍住，合上開關(guān)后，當(dāng)牛在圈內(nèi)吃草時(shí)，值班室內(nèi)燈亮而鈴不響，當(dāng)牛碰斷圍住的細(xì)導(dǎo)線到圈外時(shí)，電鈴變會(huì)響起來(lái)．現(xiàn)有下列器材：一個(gè)低壓電池組，一只燈泡，一個(gè)開關(guān)，一只電鈴，若干細(xì)導(dǎo)線，請(qǐng)你在圖丙中設(shè)計(jì)一個(gè)符合需要的控制電路．

Answer 1

分析：（1）在阻力和阻力臂一定的前提下，利用杠桿的平衡條件可知，要使動(dòng)力最小，必須使動(dòng)力臂最大，因此在杠桿上找出最大的動(dòng)力臂，是解決此題的關(guān)鍵．
（2）在使用滑輪組提升重物時(shí)，既要考慮到它的省力情況，還應(yīng)注意動(dòng)力的施力方向．
（3）可以利用對(duì)用電器短路的方法完成題目的要求．讓電燈與電鈴串聯(lián)，且導(dǎo)線并聯(lián)在電鈴的兩端，當(dāng)牛在圈內(nèi)吃草時(shí)，小屋內(nèi)燈亮，鈴由于被短路而不響，當(dāng)有牛碰斷了圈住的細(xì)導(dǎo)線到圈外時(shí)，電鈴便會(huì)響起來(lái)，使放牛的人能及時(shí)發(fā)現(xiàn)．

解答：解：（1）根據(jù)杠桿的平衡條件：F₁L₁=F₂L₂，可知在阻力和阻力臂不變的情況下，要使動(dòng)力最小，就要使動(dòng)力臂L₁最大，即在杠桿上找一點(diǎn)，使其到支點(diǎn)的距離最長(zhǎng)，這個(gè)距離即為動(dòng)力臂．由圖可知，在杠桿上P點(diǎn)到支點(diǎn)O的距離最大，過(guò)P沿斜向上的方向做OP的垂線即為最小的動(dòng)力F，OP即為其力臂L，答案如下圖所示：

（2）繩子自由端從小明的手中繞過(guò)定滑輪，向下再繞過(guò)動(dòng)滑輪，最后向上系在定滑輪的掛鉤上，如圖所示：

（3）讓電燈與電鈴串聯(lián)，且導(dǎo)線并聯(lián)在電鈴的兩端，當(dāng)牛在圈內(nèi)吃草時(shí)，值班室內(nèi)燈亮而鈴不響，當(dāng)牛碰斷圍住的細(xì)導(dǎo)線到圈外時(shí)，電鈴變會(huì)響起來(lái)．

點(diǎn)評(píng)：（1）第一問，畫最小的動(dòng)力，實(shí)際上是確定最大的動(dòng)力臂，這是利用杠桿的平衡條件來(lái)求極值的一種作圖題．
（2）第二問，滑輪繞線掌握基本方法，按基本要求完成繞線，如本題自由端向下拉，繩子股數(shù)n=2；若本題中小明不在地面上而要求最省力，則繩子股數(shù)n=3，根據(jù)“奇動(dòng)偶定”的原則，繩子系端應(yīng)從動(dòng)滑輪掛鉤上開始完成繞線．
（3）第三位考查了設(shè)計(jì)電路的能力，在一般情況下是不允許短路出現(xiàn)的，但本題正好利用了對(duì)用電器短路來(lái)達(dá)到題意．