Question

11．如圖是某打年糕工具的結(jié)構(gòu)示意圖．桿AB可繞O點轉(zhuǎn)動，桿左端柱形連桿及槌頭的長度AD、連桿AO與桿右側(cè)的OB均為1米，桿AB及AD細(xì)桿部分的重力和摩擦力不計，圓柱形槌頭較重，重心在D點上．
（1）制作打年糕工具時，為了使作用在B點的力F更小，在其它條件相同時，只改變支點O的位置，應(yīng)將O點更靠近A端．
（2）在圖示狀態(tài)下，若作用在B點的動力F方向始終豎直向下，則桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)動45°角的過程中，動力F大小的變化是增大．
（3）若槌頭重10Kg，每次B端順時針轉(zhuǎn)動45°角就可松開打年糕一次，請問打一次年糕需要克服槌頭重力至少做100焦的功．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)杠桿的平衡條件：F₁L₁=F₂L₂，動力臂越長、阻力臂越短則越省力．
（2）已知動力臂和阻力不變，根據(jù)杠桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)動45度的過程中阻力臂的變化，再根據(jù)杠桿平衡的條件可知動力的變化情況．
（3）已知OB的長度，根據(jù)杠桿順時針轉(zhuǎn)動45°可以知道槌頭升高的高度，根據(jù)W=Gh計算重力做的功．

解答 解：（1）根據(jù)杠桿的平衡條件：F₁L₁=F₂L₂，動力臂越長、阻力臂越短則越省力，所以O(shè)點向A點移動時，動力臂增大，阻力臂減小，使用起來越省力．
（2）在桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)動45°角過程中，動力F的方向始終豎直向下，故動力臂變小．阻力臂增大，由杠桿平衡可知，動力F增大．
（3）杠桿B端順時針轉(zhuǎn)動45°角，因為槌頭的長度AD、連桿AO與桿右側(cè)的OB均為1米，槌頭升高的高度為1m，
打一次年糕需要克服槌頭重力至少做功為：W=Gh=mgh=10kg×10N/kg×1m=100J．
故答案為：（1）B（或右）；（2）增大；100．

點評 此題考查了有關(guān)杠桿平衡條件的應(yīng)用，要熟練掌握杠桿平衡條件．特別是在動態(tài)變化的題目中，要分析力的大小和力臂的大小變化情況．