Question

【題目】隨著社會的發(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．小明家最近購置了一套新房，為了幫助爸爸將重600N的裝修材料運送到6m高的樓上，小明利用物理課上學過的滑輪組，設(shè)計了如圖甲所示的材料搬運方案(其中每個滑輪重30N，繩子足夠長，所能承受的最大拉力為250N，不計繩重及摩擦)．

(1)計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)是否會更省力一些，請你按照小明爸爸的想法，用筆畫線在乙圖繞上繩子并說明小明爸爸的想法是否正確．

(3)求兩種方案的機械效率之比?

(4)綜合分析評估兩個方案，你認為哪個方案更好一些?說明理由．

Answer 1

【答案】見解析所示

【解析】

（1）如圖甲，物重由3股繩子承擔，n＝3，因不計繩重及摩擦，拉力：F＝（G輪+G物）＝（30N+600N）＝210N，∵210N＜250N，∴沒有超過繩子的最大拉力；（2）要求動力方向向上，先從繩子末端反方向繞起，通過下面的動滑輪，再通過上面的定滑輪，依次繞過，最后固定在定滑輪下面的掛鉤上，如圖所示；此時n＝4，拉力：F′＝（2G輪+G物）＝（2×30N+600N）＝165N＜F，所以這種設(shè)計更省力，小明爸爸的說法是正確的；（3）甲圖機械效率：η甲＝，乙圖機械效率：η乙＝，η甲：η乙＝：＝22：21；（4）由以上計算可以看出，小明的方案效率高，小明爸爸的方案較省力，但從安全方面考慮，小明的方案中是站在地面上用力，更安全，所以小明的方案更好．