Question

為了樓體抗震加固，學(xué)校購(gòu)進(jìn)了一批水泥，現(xiàn)需要把水泥運(yùn)到離地面2m高的平臺(tái)上，同學(xué)們根據(jù)物理課上學(xué)到的知識(shí)，分組設(shè)計(jì)了甲、乙兩種簡(jiǎn)單機(jī)械的組合裝置，如圖29所示，水泥重500N，每個(gè)滑輪重10N，不計(jì)繩重及軸摩擦．甲圖中斜面長(zhǎng)5m，人勻速拉繩時(shí)，拉力的大小為190N．比較兩種裝置，較省力的是______裝置（選填“甲”或“乙”），機(jī)械效率較高的是______裝置（選填“甲”或“乙”）．

Answer 1

【答案】分析：（1）先根據(jù)乙圖裝置，求出繩子的拉力，再與甲圖拉力大小190N進(jìn)行比較，即可知道哪個(gè)裝置更省力；
（2）甲、乙兩種簡(jiǎn)單機(jī)械的組合裝置，都是將重500N的水泥提高2m，根據(jù)W=Gh可知，兩個(gè)裝置中所做有用功是一樣的．只要求出甲、乙兩種裝置做的總功，根據(jù)η=×100%可判斷兩種裝置的機(jī)械效率．
甲圖中已知拉力大小為190N，斜面長(zhǎng)5m，由于動(dòng)滑輪省一半力多移動(dòng)一半的距離，所以，繩子自由端移動(dòng)的距離是10m，根據(jù)W=FS可求出總功；
乙裝置中，承擔(dān)物體重力的繩子般數(shù)是3，所以繩子自由端移動(dòng)的距離是3h，根據(jù)F=求出繩子的拉力，再根據(jù)W=FS可求出總功．
解答：解：（1）乙裝置中，繩子的拉力：
F===170N＜190N，所以乙較省力；
（2）因?yàn)榧�、乙兩種簡(jiǎn)單機(jī)械的組合裝置，都是將重500N的水泥提高2m，所以做的有用功是一樣的．
甲圖中，由于動(dòng)滑輪省一半力多移動(dòng)一半的距離，所以，把水泥運(yùn)到離地面2m高的平臺(tái)上，繩子自由端移動(dòng)的距離是10m，
故甲圖中做的總功：
W_甲=F_甲S_甲=190N×10m=1900J，
乙裝置中，承擔(dān)物體重力的繩子般數(shù)是3，所以，把水泥運(yùn)到離地面2m高的平臺(tái)上，繩子自由端移動(dòng)的距離是：3h=3×2m=6m
乙裝置中做的總功：
W_乙=F_乙S_乙=170N×6m=1202J，
根據(jù)η=×100%可知，在有用功相同的情況下，總功越少，機(jī)械效率越高，故機(jī)械效率較高是乙裝置．
故答案為：乙；乙．
點(diǎn)評(píng)：本題首先要知道甲、乙兩種簡(jiǎn)單機(jī)械的組合裝置做的有用功是一樣的，然后再根據(jù)W=FS求出總功，最后由η=×100%作出判斷即可；在計(jì)算總功時(shí)，要注意兩個(gè)裝置中繩子自由端移動(dòng)的距離的計(jì)算．