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例題 1 杠桿在我國古代就有許多巧妙的應(yīng)用。護城河上安裝的吊橋就利用了杠桿原理。由圖 11 - 1 - 2(a) 可知,吊橋的支點是______($ A/B/C $ 點)。在勻速拉起吊橋時,它屬于一個______(省力/費力)杠桿。請在圖中畫出動力臂 $ l_1 $。

例題 2 如圖 11 - 1 - 3 所示是列車上用于出售食品的手推車。若貨物在車內(nèi)擺放均勻,當(dāng)前輪遇到障礙物 $ A $ 時,售貨員向下按扶手,此時支點是______(填字母)；當(dāng)后輪遇到障礙物 $ A $ 時,售貨員向上提扶手,此時支點是______(填字母),手推車可以視為______力杠桿。

解析 當(dāng)前輪遇到障礙物 $ A $ 時,售貨員向下按扶手,此時車的整體繞著后輪的軸心轉(zhuǎn)動,所以支點在車后輪的車軸上,即圖中的 $ C $ 點。
當(dāng)車的后輪遇到障礙物 $ A $ 時,售貨員向上提扶手,此時車的整體繞著前輪的軸心轉(zhuǎn)動,所以支點在車前輪的車軸上,即圖中的 $ B $ 點。此時的手推車可視為是一個省力杠桿。
說明 學(xué)會從常見物品中抽象出具體的杠桿模型,并能確定杠桿的幾個要素,熟練地將所學(xué)的物理知識應(yīng)用于實際生活。

例題 3 用一根硬棒撬一個大石塊,如圖 11 - 1 - 4 所示。棒的上端 $ A $ 點是動力的作用點,當(dāng)動力方向向上時,在圖上標(biāo)出杠桿的支點 $ B $；當(dāng)動力方向向下時,標(biāo)出杠桿的支點 $ C $。比較上述兩種情況,在 $ A $ 點畫出撬動石塊所需的最小動力 $ F_1 $。

解析 解答本題的關(guān)鍵首先是確定支點。當(dāng)動力方向向上時,撬棒繞著地點 $ B $ 轉(zhuǎn)動,撬棒的著地點 $ B $ 為支點；當(dāng)動力方向向下時,撬棒繞墊在下面的小石頭轉(zhuǎn)動,撬棒與小石頭的接觸點 $ C $ 為支點。

其次,要確定最省力的方式。先根據(jù)杠桿的平衡條件 $ F_1l_1 = F_2l_2 $ 可知,當(dāng)阻力與阻力臂一定時,動力臂最長時動力最小,所以無論向上用力還是向下用力,垂直于撬棒用力時,動力臂是最長的,動力 $ F_1 $ 也是最小的；再結(jié)合本題題意“阻力 $ F_2 $ 一定”,只有當(dāng) $ l_1 : l_2 $ 最大時,$ F_1 $ 才最??；最后分別畫出兩種情況下的動力臂和阻力臂并進行比較,得出結(jié)論。正確解答如圖 11 - 1 - 5 所示。
說明 本題要綜合考慮三個方面,施力的方向不同時,支點不同；當(dāng)力的作用線垂直于支點到力的作用點的連線時,力臂最大；動力臂與阻力臂的比值越大,越省力。