Question

為了樓體抗震加固，學校購進了一批水泥，現需要把水泥運到離地面2m高的平臺上，同學們根據物理課上學到的知識，分組設計了甲、乙兩種簡單機械的組合裝置，如圖29所示，水泥重500N，每個滑輪重10N，不計繩重及軸摩擦．甲圖中斜面長5m，人勻速拉繩時，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”），機械效率較高的是______裝置（選填“甲”或“乙”）．

Answer 1

【答案】分析：（1）先根據乙圖裝置，求出繩子的拉力，再與甲圖拉力大小190N進行比較，即可知道哪個裝置更省力；
（2）甲、乙兩種簡單機械的組合裝置，都是將重500N的水泥提高2m，根據W=Gh可知，兩個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η=×100%可判斷兩種裝置的機械效率．
甲圖中已知拉力大小為190N，斜面長5m，由于動滑輪省一半力多移動一半的距離，所以，繩子自由端移動的距離是10m，根據W=FS可求出總功；
乙裝置中，承擔物體重力的繩子般數是3，所以繩子自由端移動的距離是3h，根據F=求出繩子的拉力，再根據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）因為甲、乙兩種簡單機械的組合裝置，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，由于動滑輪省一半力多移動一半的距離，所以，把水泥運到離地面2m高的平臺上，繩子自由端移動的距離是10m，
故甲圖中做的總功：
W_甲=F_甲S_甲=190N×10m=1900J，
乙裝置中，承擔物體重力的繩子般數是3，所以，把水泥運到離地面2m高的平臺上，繩子自由端移動的距離是：3h=3×2m=6m
乙裝置中做的總功：
W_乙=F_乙S_乙=170N×6m=1202J，
根據η=×100%可知，在有用功相同的情況下，總功越少，機械效率越高，故機械效率較高是乙裝置．
故答案為：乙；乙．
點評：本題首先要知道甲、乙兩種簡單機械的組合裝置做的有用功是一樣的，然后再根據W=FS求出總功，最后由η=×100%作出判斷即可；在計算總功時，要注意兩個裝置中繩子自由端移動的距離的計算．