Question

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(xué)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）．小明爸爸觀察了該裝置后，他將該裝置的滑輪位置顛倒如圖乙．
（1）爸爸的方案比小明的方案較________（填“省力”，“費力”）
（2）綜合分析評估兩個方案，小明的方案機(jī)械效率________，且小明的方案較________，所以他的方案好
（3）試畫出爸爸的方案中繩的繞法，求兩種方案的機(jī)械效率之比？

Answer 1

解：（1）爸爸的方案用兩只動滑輪，最多可用4段繩子承擔(dān)物重，而小明的方案由3段繩子承擔(dān)物重，因此，乙方案更省力；
（2）兩方案中的有用功是相同的，小明的方案中只用一只動滑輪，而爸爸的方案要提升兩只動滑輪，因此，小明的方案額外功更少，機(jī)械效率更高，同時還可以看出，爸爸的方案必須爬到更高的樓層去提繩子，才能使重物上升，使用起來很不方便，因此，實際應(yīng)用中，小明的方案更好．
（3）繞繩方法如圖所示，由4段繩子承擔(dān)物重．兩種方案的機(jī)械效率之比η₁：η₂=：==22：21．
故答案為：（1）省力；（2）高，方便；
（3）繞繩如圖．兩咱方案的機(jī)械效率之比為22：21．
分析：先要明確甲乙兩圖中的繞繩子方法，才能確定其省力情況，在有用功相同的情況下，多提了動滑輪便是多做了額外功，因此其機(jī)械效率就會更低．在評價一種方案在實際應(yīng)用中的優(yōu)劣時，省力只是條件之一，我們還應(yīng)看它的機(jī)械效率如何，以及使用起來是否給我們帶來了方便等．
點評：這是一個滑輪組在生活中應(yīng)用的實例，省力情況的判斷要依據(jù)承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)，但此題中生動地告訴我們，這不是評價滑輪組優(yōu)劣的唯一標(biāo)準(zhǔn)，在實踐中，真正的實用才更重要．這里的機(jī)械效率的求得，和額外功的分析，都考查了我們對這一部分知識的掌握和運用，值得我們好好思考．