如图所示，要将重为G=500N，半径为r=0.5m的轮子滚上高为h=20cm的台阶，（支点为轮子与台阶的接触点O），试在图中作出阻力G的力臂L，并在图中作出所用的最小力F的示意图．这个最小力F=N

Question

如图所示，要将重为G=500N，半径为r=0.5m的轮子滚上高为h=20cm的台阶，（支点为轮子与台阶的接触点O），试在图中作出阻力G的力臂L，并在图中作出所用的最小力F的示意图．这个最小力F=______N，并且至少需要做W=______J的功，才能将轮子滚上台阶．

Answer 1

（1）根据杠杆平衡条件，动力最小，就是动力臂最大，圆上的直径作为动力臂最长，如下图：
（2）①动力臂如图L′表示，其长度等于直径，即L′=0.5m×2=1m；
②在图上做出阻力臂，用L表示，即为OB长度，A为圆环圆心，线段AB长度等于圆半径和台阶高度之差，
即AB=0.5m-0.2m=0.3m，
△OAB为直角三角形，根据勾股定理得：
L=OB=√(OA2−AB2)=√((0.5m)2−(0.3m)2)=0.4m
由杠杆平衡条件：FL′=GL
∴F=(GL)/(L′)=(500N×0.4m)/(1m)=200N．
（3）根据功的原理，将这个轮子滚上台阶做的功，等于克服轮子重力做的功，
即W=Gh=500N×0.2m=100J．
故答案为：最小力如下图、200、100．