12. 用如图所示的滑轮组提升重物,当拉力 F 将绳子的自由端移动1.5 m时,重物升高0.5 m。请你在图中画出绳子的绕法。

答案
解:
由滑轮组距离与高度的关系 $ s = nh $ 可得,承担物重的绳子段数:
$ n = \frac{s}{h} = \frac{1.5\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{m}} = 3 $
根据滑轮组“奇动偶定”的绕线原则,将绳子的起始端固定在动滑轮上方的挂钩处,先向上绕过定滑轮,再向下绕过动滑轮,完成绕线,最终动滑轮上共有3段绳子承担物重,符合题目要求。
(绕线示意:绳子从动滑轮上挂钩起头,向上跨过定滑轮轮槽,竖直向下延伸跨过动滑轮轮槽,绳子自由端竖直向上引出。)
由滑轮组距离与高度的关系 $ s = nh $ 可得,承担物重的绳子段数:
$ n = \frac{s}{h} = \frac{1.5\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{m}} = 3 $
根据滑轮组“奇动偶定”的绕线原则,将绳子的起始端固定在动滑轮上方的挂钩处,先向上绕过定滑轮,再向下绕过动滑轮,完成绕线,最终动滑轮上共有3段绳子承担物重,符合题目要求。
(绕线示意:绳子从动滑轮上挂钩起头,向上跨过定滑轮轮槽,竖直向下延伸跨过动滑轮轮槽,绳子自由端竖直向上引出。)
13. 站在地上的人想用尽可能小的力提升水桶,请在图中画出滑轮组的绕绳方法。

答案
解:
要站在地面用尽可能小的力提升水桶,需使承担物重的绳子段数最多,且绳端拉力方向竖直向下,绕绳步骤如下:
1. 将绳子的起始端固定在两个定滑轮中靠下的那个定滑轮的下挂钩上;
2. 向下绕过下方悬挂水桶的动滑轮;
3. 向上绕回靠下的定滑轮;
4. 再向上绕过最顶端固定在天花板的定滑轮;
5. 最终绳端竖直向下,可供站在地面的人向下施力,此时承担物重的绳子段数为3,是满足拉力方向向下的最大段数,对应拉力最小。
(绕绳最终效果:所有滑轮的轮槽都被绳子正确缠绕,绳端竖直指向地面,符合人站在地面向下拉的使用要求)
要站在地面用尽可能小的力提升水桶,需使承担物重的绳子段数最多,且绳端拉力方向竖直向下,绕绳步骤如下:
1. 将绳子的起始端固定在两个定滑轮中靠下的那个定滑轮的下挂钩上;
2. 向下绕过下方悬挂水桶的动滑轮;
3. 向上绕回靠下的定滑轮;
4. 再向上绕过最顶端固定在天花板的定滑轮;
5. 最终绳端竖直向下,可供站在地面的人向下施力,此时承担物重的绳子段数为3,是满足拉力方向向下的最大段数,对应拉力最小。
(绕绳最终效果:所有滑轮的轮槽都被绳子正确缠绕,绳端竖直指向地面,符合人站在地面向下拉的使用要求)
14. 如图所示,用最小的推力将篮球推上台阶,试在图中画出最小的推力。

答案
解:
根据杠杆平衡条件 $F_1L_1=F_2L_2$,在阻力与阻力臂的乘积一定时,动力臂越长,动力越小。
作图步骤:
1. 确定支点:将篮球与台阶的接触点标记为支点$O$;
2. 连接支点$O$与篮球的球心,将该线段延长,与篮球圆周交于离支点最远的点$A$,线段$OA$即为最长的动力臂;
3. 过点$A$作垂直于$OA$、方向斜向上(使篮球可绕支点$O$向台阶方向转动)的作用力$F$,该力即为所求的最小推力。
最终作图结果:推力$F$作用在篮球左上方圆周的最远点,方向垂直于支点和球心的连线斜向左上方,力臂为支点到作用点的完整最长连线。
根据杠杆平衡条件 $F_1L_1=F_2L_2$,在阻力与阻力臂的乘积一定时,动力臂越长,动力越小。
作图步骤:
1. 确定支点:将篮球与台阶的接触点标记为支点$O$;
2. 连接支点$O$与篮球的球心,将该线段延长,与篮球圆周交于离支点最远的点$A$,线段$OA$即为最长的动力臂;
3. 过点$A$作垂直于$OA$、方向斜向上(使篮球可绕支点$O$向台阶方向转动)的作用力$F$,该力即为所求的最小推力。
最终作图结果:推力$F$作用在篮球左上方圆周的最远点,方向垂直于支点和球心的连线斜向左上方,力臂为支点到作用点的完整最长连线。
15. 如图所示,物体静止在斜面上时,画出它所受力的示意图。

答案
解:
物体静止在斜面上,共受3个力,所有力的作用点都取在物体的重心(图中的黑点处):
1. 重力G:从重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段,在箭头旁标注符号G;
2. 斜面的支持力$F_{\mathrm{支}}$:从重心沿垂直斜面向上的方向画一条带箭头的线段,在箭头旁标注符号$F_{\mathrm{支}}$;
3. 静摩擦力f:物体有沿斜面向下滑动的趋势,因此静摩擦力方向沿斜面向上,从重心沿斜面向上画一条带箭头的线段,在箭头旁标注符号f。
作图时表示重力的线段长度最长,另外两个力的线段长度大致相近即可。
物体静止在斜面上,共受3个力,所有力的作用点都取在物体的重心(图中的黑点处):
1. 重力G:从重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段,在箭头旁标注符号G;
2. 斜面的支持力$F_{\mathrm{支}}$:从重心沿垂直斜面向上的方向画一条带箭头的线段,在箭头旁标注符号$F_{\mathrm{支}}$;
3. 静摩擦力f:物体有沿斜面向下滑动的趋势,因此静摩擦力方向沿斜面向上,从重心沿斜面向上画一条带箭头的线段,在箭头旁标注符号f。
作图时表示重力的线段长度最长,另外两个力的线段长度大致相近即可。
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