例析杠桿中“力”和“力臂”的變化

1.如圖1所示，作用在杠桿一端且始終與杠桿垂直的力F，將杠桿緩慢地由位置A拉至位置B，力F在這個過程中：

A.變大。B.變小。

C.不變。D.先變大后變小。

分析 動F始終與杠桿垂直，那么杠桿長OA一直為動力臂L1保持不變，其中阻力F2=G也不變，將杠桿緩慢拉到位置B的過程中阻力臂L2一直變大，由F1L1=F2L2，可知在L1不變，F2不變時，當L2變大時，F1會變大，選A。

2.如圖2所示，輕質杠桿OA的中點懸掛一重G=60N的物體，在A端施加一豎直向上的力F，杠桿在水平位置平衡時，F=_____N；保持F的方向不變，將杠桿從A位置勻速提到B位置的過程中，力F將_____（選填“變大”、“不變”或“變小”）。

分析 （1）在水平位置平衡時F1L1=F2L2，其中F2=G=60N，L1=2L2，所以F1=30N。

（2）保持動力F的方向不變，意味著方向始終豎直向上，而阻力方向豎直向下，那么動力作用線與阻力作用線相互平行，如圖3所示。

△OBB′∽△OAA′，OBOA=OB′OA′=L2L1，而OBOA=2，是保持不變的而且F2=G也不變，所以F1將大小不變。

3.如圖4所示，輕質杠桿的一端因受水平方向力F的作用而被逐步抬起，在此過程中，力F的大小及力臂變化是（ ）

A.變大、變大。

B.變大、變小。

C.變小、變大。

D.變小、變小。

分析 此題采用“極端分析法”較容易。

當杠桿被抬起水平位置時，拉力F的作用線過了去點，其動力臂為零，根據F1L1=F2L2，導致F1無窮大，故選B項。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。