Question

【題目】在生產(chǎn)中，人們往往用的是由杠桿、滑輪等簡(jiǎn)單機(jī)械組合而成的復(fù)雜機(jī)械．在一次綜合實(shí)踐活動(dòng)中，王剛同學(xué)分別用一輕質(zhì)杠桿（O為支點(diǎn)，OA=3OB）、一只滑輪和一些細(xì)繩構(gòu)成的組合機(jī)械來提升重90N的物體．王剛在實(shí)踐活動(dòng)中是這樣做的：他先單獨(dú)使用一個(gè)動(dòng)滑輪來提升重物，如圖甲所示，然后又用動(dòng)滑輪和杠桿組成的組合機(jī)械來提升重物，如圖乙所示．

（1）在不計(jì)機(jī)械重、繩重、部件間摩擦?xí)r，F(xiàn)1= N，F(xiàn)2= N．比較F1、F2可以看出，使用乙圖組合機(jī)械的好處是 ．

（2）請(qǐng)你幫他設(shè)計(jì)另一種能省力的組合機(jī)械，請(qǐng)把設(shè)計(jì)方案圖畫在下面的方框內(nèi)．

（3）王剛在實(shí)驗(yàn)中突然提出這樣一個(gè)問題，使用乙圖的組合機(jī)械與使用甲圖的動(dòng)滑輪相比，它的機(jī)械效率是否發(fā)生改變呢？

（a）為了比較甲、乙兩機(jī)械效率的大小，需要測(cè)量的物理量有：物體的重力G，F(xiàn)1和F2的大小， 以及拉力F1移動(dòng)的距離S1和拉力F2移動(dòng)的距離S2．

（b）機(jī)械效率η甲= ，η乙= ．（用測(cè)量的物理量來表示）

Answer 1

【答案】（1）45；15；更省力

（2）如圖；

（3）（a）物體上升的高度h；

（b）；=．

【解析】

試題分析：（1）甲圖動(dòng)滑輪上有兩端繩子，拉力是重力的一半，乙圖中，已知?jiǎng)踊�輪上拉力的大小，根�?jù)杠桿平衡條件F1L1=F2L2，可求拉力F2的大�。�比較兩拉力的大小，就可得出使用乙圖組合機(jī)械的好處，

（2）乙圖設(shè)計(jì)的是省力的組合機(jī)械，減小杠桿的動(dòng)力臂，增大杠桿的阻力臂，即可改為能省距離的組合機(jī)械．

（3）物體的重力為G和拉力為F，重物提升的高度為h，拉力作用點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的距離為s，根據(jù)公式η==即可得出兩裝置的機(jī)械效率．

解：（1）甲圖拉力是重力的一半，F(xiàn)1===45N，

乙圖中F1OB=F2OA，

所以F2===15N．

很明顯45N＞15N，所以使用乙圖組合機(jī)械的好處是可以更加省力．

（2）使杠桿的阻力臂大于動(dòng)力臂，即可改為能省距離的組合機(jī)械．如圖：

（3）測(cè)出物體的重力G，F(xiàn)1的大小，圖乙中物體上升的距離h，F(xiàn)2的大小，A點(diǎn)下降的距離l拉力．

甲圖中，機(jī)械效率η甲==．

圖乙中，機(jī)械效率η乙==．

故答案為：

（1）45；15；更省力

（2）如上圖；

（3）（a）物體上升的高度h；

（b）；=．