Question

6．在如圖（a）所示裝置中，杠桿OA在水平位置平衡，OA=50厘米，B為OA的中點(diǎn)，物體G重200牛，可在A點(diǎn)沿不同方向施加作用力F_A，則：
（1）作用在A點(diǎn)的最小的力的大小為多大？方向如何？
（2）有小虹、小楊兩位同學(xué)用作圖法進(jìn)一步分析F_A大小時(shí)發(fā)現(xiàn)，如圖（a）（b）所示，
小虹認(rèn)為：當(dāng)F_A與杠桿OA的夾角為90°時(shí)，l_A＞l_B，為省力杠桿；
小楊認(rèn)為：當(dāng)F_A與杠桿OA的夾角為20°時(shí)，l_A＜l_B，為費(fèi)力杠桿；
①請(qǐng)判斷：就他們?cè)O(shè)想的角度而言，小虹的結(jié)論是正確的，小楊的結(jié)論是正確的．（均選填“正確”或“錯(cuò)誤”）
②請(qǐng)你根據(jù)所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)猜想，是否有可能存在F_A與杠桿OA的夾角為θ時(shí)，該杠桿為等臂杠桿？若有，則θ角可能為30度（不需要解題過程）？若沒有可能，說明理由．

Answer 1

分析 （1）杠桿是直棒，力作用在A點(diǎn)時(shí)，力垂直于杠桿時(shí)力臂最大，力最小，根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂求出作用在A點(diǎn)的最小的力；
（2）根據(jù)F_A與杠桿OA的夾角，由杠桿平衡條件分析杠桿的類型；根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)分析判斷成為等臂杠桿的可能性．

解答 解：
（1）圖a中，阻力和阻力臂均不變，在A點(diǎn)施加一個(gè)力F，則OA為動(dòng)力臂時(shí)，動(dòng)力臂最大，動(dòng)力最小，方向垂直于杠桿豎直向上，
根據(jù)杠桿平衡條件可得：F×OA=G×OB，
所以F=$\frac{G×OB}{OA}$=$\frac{1}{2}$G=$\frac{1}{2}$×200N=100N；
（2）當(dāng)F_A與杠桿OA的夾角為90°時(shí)，l_A=OA，l_B=$\frac{1}{2}$OA，l_A＞l_B，則此時(shí)杠桿是省力杠桿；
當(dāng)F_A與杠桿OA的夾角為30°時(shí)，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知l_A=$\frac{1}{2}$OA，l_B=$\frac{1}{2}$OA，此時(shí)l_A=l_B，此時(shí)杠桿是等臂杠桿；
當(dāng)F_A與杠桿OA的夾角為20°時(shí)，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知l_A＜$\frac{1}{2}$OA，l_B=$\frac{1}{2}$OA，此時(shí)l_A＜l_B，此時(shí)杠桿是費(fèi)力杠桿．
故小虹和小楊的結(jié)論都是正確的，當(dāng)θ=30°，該杠桿為等臂杠桿．
故答案為：（1）作用在A點(diǎn)的最小的力的大小為100N，方向豎直向上；
（2）正確；正確；存在杠桿為等臂杠桿；30．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)杠桿平衡條件和杠桿分類的掌握和運(yùn)用，正確找到杠桿的力臂，根據(jù)動(dòng)力臂最長(zhǎng)時(shí)最省力找出動(dòng)力臂是本題的關(guān)鍵．