畫線小球(畫線小球 Ball to Trail)

例1．（2021·廣西貴港市）用手把小球壓在彈簧上，彈簧被壓縮到A點，松手后小球向上運動，如圖所示。請在圖中畫出小球離開彈簧后所受到的力的示意圖（O為小球的重心，空氣對小球的作用力忽略不計）。

【解析】小球離開彈簧后向上運動，不再受到彈簧的彈力，忽略空氣對小球的作用力，此時小球只受重力的作用；過重心O作豎直向下的有向線段，即為其受到重力的示意圖，如圖所示：

例2．（2021·江蘇省揚州市）如圖，是一塊質量分布均勻的半圓形量角器，將其用細線懸掛在天花板上。請你用作圖的方法找出重心 O 點的位置。

【解析】利用懸掛法確定重心時，重心一定在懸掛點的正下方，延長細線，重心在該細線所在的直線上，又半圓形物體為對稱圖形，重心一定在對稱軸上，作出物體的對稱軸，兩條線的焦點為重心O。

【思維拓展】重力作圖時，作用點在物體的重心上。所謂重心，就是重力在物體上的等效作用點，對于形狀規則，質量分布均勻的物體，重心在其幾何中心上。以重心為起點，豎直向下畫一條線段，線段的長度表示重力的大小，在線段的末端標上箭頭表示重力的方向。值得注意的是不管物體的形狀怎樣，在水平面，還是斜面，運動還是靜止，物體受到的重力方向總是豎直向下。

將物體自由懸掛，靜止時，由于物體受到的拉力與重力是一對平衡力，所以沿細繩的延長線必須經過重心；又因為半圓形為規則的幾何外形，重心在直徑的垂線上，所以兩條線的交點即為重心。

例3．（2021·貴州貴陽市）如圖所示是運動員百米賽跑賽跑時的情景，請畫出它的右腳對地面的作用力的示意圖，（O點是力的作用點）

【解析】由于跑步時，腳相對于地面有向后的運動趨勢，所以，腳在水平方向上受到摩擦力的作用，且摩擦力方向與運動趨勢的方向相反，即應是向前的，所以，地面受到右腳的摩擦力向后；同時右腳對地面有向下的壓力，作用點在地面上，方向垂直于地面向下，故受力如圖所示。

例4．如圖所示，物體受到3牛的浮力，用力的圖示法在圖中畫出物體受到的浮力F浮。

【解析】①畫浮力的圖示，就是把浮力的大小、方向、作用點畫出來；

②所受浮力的大小，可以利用物體處于漂浮狀態，浮力等于重力求得；

③浮力的方向可以利用浮力的定義得到．物體處于漂浮狀態，所以浮力等于重力等于10N，浮力的方向是豎直向上的，作用點在物體的幾何中心上。由此可以畫出其所承受的浮力的圖示：

例5．（2021·江蘇省南通市）如圖，帶電小球A懸停于帶同種電荷的球M正上方，請作出A受力的示意圖：

【解析】小球A處于靜止狀態，受平衡力的作用，即重力G和排斥力F，如圖所示。

【學法指導】彈力的方向垂直于接觸表面指向受力物體，摩擦力的方向沿接觸表面與物體的相對運動或相對運動趨勢的方向相反，與物體運動的方向可能相同，可能相反，可能不在一條直線上。

物體在液體或氣體中受到的浮力總是豎直向上的，與重力的方向相反。

兩電荷間的相互作用力總是沿兩電荷的連線，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。若不知道電荷的性質，可根據與之相平衡的另一個方向進行判斷。

例6.（2021·廣東省廣州市）如圖所示，輕質彈簧一端固定在墻上，物體M沿粗糙地面水平向左運動，壓縮彈簧運動到A點時，速度為vA，在方框內以點代M，畫出M經過A點時的受力示意圖(圖中已標示了彈簧對M的彈力F)

【解析】物體M在A點受到四個力的作用，分別是重力G、彈力F、支持力FN和摩擦力f。重力G的方向豎直向下；支持力FN的方向豎直向上，大小與重力大小相等；摩擦力的方向水平向右（因為物體M相對地面向左運動）。據上述各個力量的情況可作出M經過A點時的受力示意圖，如圖所示。

例7．（2021·廣東省）如圖所示，拉桿式行李箱在拉力F的作用下靜止在斜坡上，請畫出行李箱受到的重力G的示意圖，以及拉力F對O點的力臂L。

【解析】由于重力的方向始終為豎直向下，重力的作用點在物體的重心位置，所以由重心畫出一條豎直向下的線段，并標上箭頭即可完成重力的示意圖；力臂是指支點到力的作用線的距離，所以由支點O開始作出一條垂直力F的作用線（由于力F的作用線不夠長，得先用虛線反向延長）線段，并標出力臂符號L即可。

例8.（2021·四川省眉山市）如圖所示，用一根硬棒搬動一個石塊，棒的上端A是動力的作用點，若要用最小的力搬動石塊，請標出杠桿的支點O，并畫出最小動力F的示意圖。

【解析】由圖知道，以杠桿的最下方為支點時，動力臂最長，此時在A實施垂直杠桿斜向上的力，動力最小，即最省力，如圖。

【方法點撥】1、力臂做法的記憶口訣：“找支點，畫力的作用線，從點到線引垂線段，力臂就是此線段。”

2、“已知力臂，作力的示意圖”的方法：首先，過力臂的非支點那一端點，作垂直于力臂的線段，與杠桿的交點即為力的作用點，最后根據力的方向標上箭頭，并標上力的符號。

3、作最小動力的方法：首先，有杠桿平衡條件可知，在阻力與阻力臂的乘積一定時，動力臂越長，動力越小，則在杠桿上距離支點最遠的點，即為力的作用點，力的作用點與支點的連線即為力臂；然后，過力的作用點作與力臂垂直的線段；最后，根據力的方向標上箭頭，并標上力的符號。

4、有杠桿平衡條件可知：在阻力與阻力臂的乘積一定時，動力臂越長，動力越小。據此判斷該杠桿的支點，從而做出動力臂和動力。

例9.（2021·貴州銅仁市）一個工人站在地面上，使用如圖所示的滑輪組將重物從地面提升到樓頂，要求繩子的自由端要向下拉，請你用筆畫線代替繩子，畫出滑輪組最省力的繞繩方法。

【解析】要求繩子的自由端要向下拉，且要使滑輪組最省力，則承擔物重的繩子段數最多，應該從動滑輪繞起，依次繞過各個滑輪，三段繩子承重，如圖。

【方法點撥】1、滑輪組的組裝原則（巧記）：奇動配一定，一動配一定，偶不（指不需要改變力的方向）減一定，奇變（指需要改變力的方向）加一定。

2、分析滑輪（組）的省力情況的關鍵：首先要注意動滑輪的個數，每個動滑輪上有兩條繩子；其次要注意繩子起點是固定在動滑輪上還是定滑輪上，若固定在定滑輪上，要再加上一段繩。

3、“奇動偶定”繞繩法：（1）求繩子的段數時，要采用“進一法”，不可四舍五入。（2）繩子固定端的確定遵循“奇動偶定”原則，如果需要的繩子段數是奇數，則從動滑輪的掛鉤上開始按順序由內向外繞；如果是偶數，則從動滑輪的掛鉤上開始按順序由內向外繞。

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