Question

3．利用简单机械把重60N的物体匀速升高到2m处，在机械自重和摩擦都不计的情况下，如果用动力臂是阻力臂4倍的杠杆．拉力做功120J，拉力是15N，拉力移动的距离是8m；如果用动滑轮，拉力做功120J，拉力是30N，拉力移动的距离是4m；如果用长5m，高为2m的斜面，所用拉力做功120J，拉力是24N．

Answer 1

分析 （1）把物体匀速升高，利用W_有用=Gh求有用功；在机械自重和摩擦都不计的情况下，额外功为0，做的总功等于有用功，可得使用杠杆、动滑轮、斜面做的总功；
（2）使用杠杆时，动力臂是阻力臂4倍，根据杠杆平衡条件可得拉力大小；省四分之一的力，但要多移动四倍的距离，可求拉力端移动距离；
使用动滑轮，省力一半但多走一倍的距离；
使用斜面，Gh=Fs，可求拉力大小．

解答 解：
（1）把重60N的物体匀速升高到2m处，有用功W_有用=Gh=60N×2m=120J；
在机械自重和摩擦都不计的情况下，额外功为0，做的总功等于有用功，所以使用杠杆、动滑轮、斜面时做的总功（拉力做的功）都等于有用功，大小都为120J；
（2）使用杠杆时，动力臂是阻力臂4倍，
根据杠杆平衡条件可知，动力是阻力的$\frac{1}{4}$，即F=$\frac{1}{4}$G=$\frac{1}{4}$×60N=15N；
但拉力端移动距离是提升高度的四倍，所以拉力端移动距离为4×2m=8m；
使用动滑轮，拉力F=$\frac{1}{2}$G=$\frac{1}{2}$×60N=30N，s=2h=2×2m=4m；
使用斜面，由于不计摩擦，所以Gh=Fs，则拉力：F=$\frac{h}{s}$G=$\frac{2m}{5m}$×60N=24N．
故答案为：120；15；8；120；30；4；120；24．

点评 本题考查了杠杆平衡条件、动滑轮特点和斜面省力特点的应用，知道在机械自重和摩擦都不计的情况下，额外功为0，做的总功等于有用功是关键．