题目内容

【题目】随着社会的发展,人们生活水平的提高,人们的住房条件也得到了很大的改善.小明家最近购置了一套新房,为了帮助爸爸将重600N的装修材料运送到6m高的楼上,小明利用物理课上学过的滑轮组,设计了如图甲所示的材料搬运方案(其中每个滑轮重30N,绳子足够长,所能承受的最大拉力为250N,不计绳重及摩擦).

(1)计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力?

(2)小明爸爸观察了该装置后,他想如果将该装置的滑轮位置颠倒(如图乙)是否会更省力一些,请你按照小明爸爸的想法,用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确.

(3)求两种方案的机械效率之比?

(4)综合分析评估两个方案,你认为哪个方案更好一些?说明理由.

【答案】见解析所示

【解析】

(1)如图甲,物重由3股绳子承担,n=3,因不计绳重及摩擦,拉力:F=(G+G)=(30N+600N)=210N,∵210N<250N,∴没有超过绳子的最大拉力;(2)要求动力方向向上,先从绳子末端反方向绕起,通过下面的动滑轮,再通过上面的定滑轮,依次绕过,最后固定在定滑轮下面的挂钩上,如图所示;此时n=4,拉力:F′=(2G+G)=(2×30N+600N)=165N<F,所以这种设计更省力,小明爸爸的说法是正确的;(3)甲图机械效率:η,乙图机械效率:η,η:η=22:21;(4)由以上计算可以看出,小明的方案效率高,小明爸爸的方案较省力,但从安全方面考虑,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.

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