Question

【題目】隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們的住房條件也得到了很大的改善．小明家最近購(gòu)置了一套新房，為了幫助爸爸將重600N的裝修材料運(yùn)送到6m高的樓上，小明利用物理課上學(xué)過的滑輪組，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的材料搬運(yùn)方案（其中每個(gè)滑輪重30N，繩子足夠長(zhǎng)，所能承受的最大拉力為250N，不計(jì)繩重及摩擦）．

（1）計(jì)算說明繩子的拉力是否超過繩子的最大承受力？
（2）小明爸爸觀察了該裝置后，他想如果將該裝置的滑輪位置顛倒（如圖乙所示）是否會(huì)更省力一些，請(qǐng)你你通過計(jì)算說明小明爸爸的想法是否正確．
（3）求兩種方案的機(jī)械效率之比？

Answer 1

【答案】
（1）解：由圖甲知通過動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)n=3，

繩子的拉力：由F= （G+G滑）= （600N+30N）=210N，

所能承受的最大拉力為250N，所以沒有超過繩子的最大承受力

答：計(jì)算說明繩子的拉力沒有超過繩子的最大承受力；

（2）解：滑輪位置顛倒后，由圖乙知，人站在樓上，繩子最后朝上拉，可由外向內(nèi)畫出滑輪組的連線如圖所示：

；

由圖知，n′=4，此時(shí)繩子自由端拉力：

F′= ×（G+2G滑）= ×（600N+2×30N）=165N，

由此可知，小明爸爸的想法正確

答：小明爸爸的想法正確

（3）解：由η= = = 可得：

= = = = ．

答：兩種方案的機(jī)械效率之比為22：21

【解析】（1）由圖甲知通過動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)n，由F= （G+G滑）計(jì)算繩子的拉力，從而知是否超過繩子的最大承受力；（2）由圖乙知，人站在樓上，繩子最后朝上拉，由此畫出滑輪組的連線，計(jì)算繩子拉力從而知小明爸爸的想法是否正確；（3）不計(jì)繩重及摩擦，由η= 計(jì)算兩種方案的機(jī)械效率之比．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了滑輪組繩子拉力的計(jì)算的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握1、根據(jù)題意確定重物和動(dòng)滑輪的重力由幾段繩承擔(dān)，用n 表示．2、確定重物的上升距離，和拉力F 的繩端的移動(dòng)距離；重物的上升距離為:h則拉力F 的繩端的移動(dòng)距離就是：nh；3、看是否計(jì)動(dòng)滑輪的重力．（繩重與摩擦一般情況都不計(jì)）當(dāng)不計(jì)動(dòng)滑輪重力時(shí)，拉力F = (1/n)G物 ；當(dāng)計(jì)動(dòng)滑輪重力時(shí)，拉力F = (1/n)（G物 + G輪）才能正確解答此題．