Question

按要求作图：

（1）在图甲中画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图及力臂．
（2）如图乙所示，小明站在地面上，欲用滑轮组提升重物，请画出最合适的绕线方法．
（3）某农场需要设计一个自动放养奶牛的装置，要求：用细导线将牛群围住，合上开关后，当牛在圈内吃草时，值班室内灯亮而铃不响，当牛碰断围住的细导线到圈外时，电铃变会响起来．现有下列器材：一个低压电池组，一只灯泡，一个开关，一只电铃，若干细导线，请你在图丙中设计一个符合需要的控制电路．

Answer

（1）在阻力和阻力臂一定的前提下，利用杠杆的平衡条件可知，要使动力最小，必须使动力臂最大，因此在杠杆上找出最大的动力臂，是解决此题的关键．
（2）在使用滑轮组提升重物时，既要考虑到它的省力情况，还应注意动力的施力方向．
（3）可以利用对用电器短路的方法完成题目的要求．让电灯与电铃串联，且导线并联在电铃的两端，当牛在圈内吃草时，小屋内灯亮，铃由于被短路而不响，当有牛碰断了圈住的细导线到圈外时，电铃便会响起来，使放牛的人能及时发现．
【解析】
（1）根据杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2，可知在阻力和阻力臂不变的情况下，要使动力最小，就要使动力臂L1最大，即在杠杆上找一点，使其到支点的距离最长，这个距离即为动力臂．由图可知，在杠杆上P点到支点O的距离最大，过P沿斜向上的方向做OP的垂线即为最小的动力F，OP即为其力臂L，答案如下图所示：

（2）绳子自由端从小明的手中绕过定滑轮，向下再绕过动滑轮，最后向上系在定滑轮的挂钩上，如图所示：

（3）让电灯与电铃串联，且导线并联在电铃的两端，当牛在圈内吃草时，值班室内灯亮而铃不响，当牛碰断围住的细导线到圈外时，电铃变会响起来．