Question

1．科学家研究发现：“理想状态下，人对机械所做的功等于不用机械直接对物体做的功”；即“使用任何机械都不省功”．
（1）请写出推导过程：将一个重为G的物体，拉到长S，高h的斜面顶端，拉力F至少要多大（用S、G、h表示）F=$\frac{Gh}{L}$．
（2）既然使用任何机械都不能省功，甚至还要多做额外的功，那为什么还要设计使用各种机械呢？请举例说明在遇到什么情况下，选择哪种相应的简单机械．

Answer 1

分析 （1）因为使用任何机械都不能省功，所以沿斜面对物体所做的功等于直接将物体举高所做的功．据此利用公式表示出拉力F的大小；
（2）使用机械可以在省力、改变动力的方向或移动的距离上得到好处，给人们带来方便，做到方便快捷等；使用机械有这么多的好处，这正是人们使用机械的目的，但使用任何机械都不能省功．

解答 解：（1）沿斜面对物体所做的功W=FL；
直接将物体举高所做的功W′=Gh；
由功的原理可知，W=W′，即FL=Gh；
所以拉力至少为：F=$\frac{Gh}{L}$．
（2）虽然使用机械不能省功，但使用机械有许多好处：
①使用机械可以改变动力的大小，如起重机上的滑轮组可以省力；
②使用机械可以改变动力的方向，如升旗时所用的定滑轮可改变用力方向；
③使用机械还可以省距离，如钓鱼杆使用时，手移动较小的距离就可以使鱼钩一端移动较大的距离．
故答案为：（1）F=$\frac{Gh}{L}$．
（2）用机械可以改变动力的大小，如起重机上的滑轮组可以省力（合理即可）．

点评 解决此题的关键是利用功的原理进行分析求解．同时，要知道虽然使用机械不能省功，但使用机械有许多好处．