Question

15．如圖所示，輕質杠桿OA中點懸掛重為40N的物體，在A端施加一豎直向上的力F，使杠桿在水平位置平衡，則力 F 的大小是20N（不計杠桿自重），若保持F的方向不變，將杠桿從OA位置勻速提升到OB位置的過程中，拉力 F 將不變（選填“變大”、“變小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）在A位置如圖，OA、OC為動力F和阻力G的力臂，知道C是OA的中點，也就知道兩力臂的大小關系，知道阻力G的大小，利用杠桿的平衡條件求動力F的大��；
（2）在B位置，畫出動力和阻力的作用線，找出動力臂、阻力臂，利用三角形的相似關系，確定動力臂和阻力臂的大小關系，再利用杠桿平衡條件分析拉力F的大小變化情況．

解答 解：（1）如圖，杠桿在A位置，L_OA=2L_OC，
由杠桿平衡得，
FL_OA=GL_OC，
則F=$\frac{G×{L}_{OC}}{{L}_{OA}}$=$\frac{1}{2}$G=$\frac{1}{2}$×40N=20N．
（2）杠桿在B位置，OA′為動力臂，OC′為阻力臂，阻力不變?yōu)镚，
由△OC′D∽△OA′B得，$\frac{O{C}^{′}}{O{A}^{′}}$=$\frac{OD}{OB}$=$\frac{1}{2}$，
由杠桿平衡得，
F′L_OA′=GL_OC′，
則F′=$\frac{G×{L}_{O{C}^{′}}}{{L}_{O{A}^{′}}}$=$\frac{1}{2}$G=$\frac{1}{2}$×40N=20N．
由此可知當杠桿從A位置勻速提到B位置的過程中，力F的大小不變．
故答案為：20；不變．

點評 本題考查了學生對杠桿平衡條件的了解和掌握，能畫出杠桿在B位置的力臂并借助三角形相似確定其關系是本題的關鍵．