王芸

简单机械作图是力学重点，也是中考命题的热点。简单机械作图题分为杠杆型作图题和滑轮型作图题，杠杆型作图题主要考查力臂作图、最小动力作图;滑轮型作图题主要考查滑轮组的绕线。

一、杠杆型作图

1.力臂作图

明确力臂的概念是破解力臂作图的关键。力臂是指从支点到力的作用线的距离。力臂分为动力臂（[l1]）和阻力臂（[l2]）。力臂作图具体方法如下：（1）找支点，若支点未给出，让杠杆在动力作用下转动，在转动的过程中固定不动的点即为支点;（2）画力的作用线，需要延长的部分用虚线;（3）作垂线段，由支点向力的作用线作垂线，垂线段即为动力臂或阻力臂;（4）标注，用大括号（或背向箭头）标出力臂，并用字母[l1]或[l2]标注，分别表示动力臂或阻力臂。

注意：（1）作力臂时，务必画垂足以反映垂线段，且垂足要落在力的作用线上;（2）力臂的表示方法通常有如图1所示的三种形式，无论使用哪一种都可以。

例1 （2021·湖南·常德）在图2中画出力F的力臂l。

解析：首先反向延长画出F的作用線，由支点O向F的作用线作垂线，垂线段的长度为F的力臂。答案：如图3所示。

2.最小动力作图

此类题中阻力 × 阻力臂为一定值，根据杠杆的平衡条件[F1l1=F2l2]可知，要使动力最小，必须使动力臂最大。因此最小动力画法如下：（1）先定最大动力臂，支点到动力作用点的连线即为动力的最大力臂;（2）再定最小动力，以动力作用点为垂足，沿动力方向作动力作用点与支点连线的垂线，最后在垂线段末端标上箭头表示动力的方向。

注意：务必根据动力与阻力使杠杆的旋转方向相反来确定最小动力的方向。

例2 （2021·江苏·苏州）图4中利用羊角锤撬钉子，在锤柄A点上画出所施加的最小动力F和其力臂l。

解析：由杠杆平衡条件可知，在阻力与阻力臂一定时，要使动力最小，就需要动力臂最大。在如图4所示的杠杆中，O为支点，钉子对锤头的力为阻力，所以动力F方向大致向右，作用在锤柄A点上。同时，要使动力臂最大，就要使支点与锤柄上端A的连线作为力F的力臂，且动力F垂直于该连线。答案：如图5所示。

二、滑轮型作图

滑轮型作图主要是指竖直滑轮组的绕线问题。作图方法如下：（1）根据滑轮组省力公式[F=G物n]（理想情况）确定绳子段数;（2）根据“奇动偶定”确定绳子起点，n为奇数时，绳子起点在动滑轮挂钩上，n为偶数时，绳子起点在定滑轮挂钩上;（3）按照从内到外的顺序依次绕过每一个滑轮。

注意：（1）用滑轮组沿水平方向拉物体运动，则滑轮组所承担的力是摩擦阻力f。（2）用笔画线表示绳子时，注意所画的线要直，并且要与滑轮的边缘相切。

例3 （2021·贵州·毕节）用滑轮组将放在水平地面上的重物G提起，在图6中画出最省力的绳子绕法。

解析：n为奇数时，承担物重的绳子为3段，此时最省力，根据“奇动偶定”，绳子的固定端在动滑轮上。答案：如图7所示。