Question

3．利用簡(jiǎn)單機(jī)械把重60N的物體勻速升高到2m處，在機(jī)械自重和摩擦都不計(jì)的情況下，如果用動(dòng)力臂是阻力臂4倍的杠桿．拉力做功120J，拉力是15N，拉力移動(dòng)的距離是8m；如果用動(dòng)滑輪，拉力做功120J，拉力是30N，拉力移動(dòng)的距離是4m；如果用長(zhǎng)5m，高為2m的斜面，所用拉力做功120J，拉力是24N．

Answer 1

分析 （1）把物體勻速升高，利用W_有用=Gh求有用功；在機(jī)械自重和摩擦都不計(jì)的情況下，額外功為0，做的總功等于有用功，可得使用杠桿、動(dòng)滑輪、斜面做的總功；
（2）使用杠桿時(shí)，動(dòng)力臂是阻力臂4倍，根據(jù)杠桿平衡條件可得拉力大��；省四分之一的力，但要多移動(dòng)四倍的距離，可求拉力端移動(dòng)距離；
使用動(dòng)滑輪，省力一半但多走一倍的距離；
使用斜面，Gh=Fs，可求拉力大�。�

解答 解：
（1）把重60N的物體勻速升高到2m處，有用功W_有用=Gh=60N×2m=120J；
在機(jī)械自重和摩擦都不計(jì)的情況下，額外功為0，做的總功等于有用功，所以使用杠桿、動(dòng)滑輪、斜面時(shí)做的總功（拉力做的功）都等于有用功，大小都為120J；
（2）使用杠桿時(shí)，動(dòng)力臂是阻力臂4倍，
根據(jù)杠桿平衡條件可知，動(dòng)力是阻力的$\frac{1}{4}$，即F=$\frac{1}{4}$G=$\frac{1}{4}$×60N=15N；
但拉力端移動(dòng)距離是提升高度的四倍，所以拉力端移動(dòng)距離為4×2m=8m；
使用動(dòng)滑輪，拉力F=$\frac{1}{2}$G=$\frac{1}{2}$×60N=30N，s=2h=2×2m=4m；
使用斜面，由于不計(jì)摩擦，所以Gh=Fs，則拉力：F=$\frac{h}{s}$G=$\frac{2m}{5m}$×60N=24N．
故答案為：120；15；8；120；30；4；120；24．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了杠桿平衡條件、動(dòng)滑輪特點(diǎn)和斜面省力特點(diǎn)的應(yīng)用，知道在機(jī)械自重和摩擦都不計(jì)的情況下，額外功為0，做的總功等于有用功是關(guān)鍵．