Question

【题目】随着社会的发展，人们生活水平的提高，人们的住房条件也得到了很大的改善．小明家最近购置了一套新房，为了帮助爸爸将重600N的装修材料运送到6m高的楼上，小明利用物理课上学过的滑轮组，设计了如图甲所示的材料搬运方案(其中每个滑轮重30N，绳子足够长，所能承受的最大拉力为250N，不计绳重及摩擦)．

(1)计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力?

(2)小明爸爸观察了该装置后，他想如果将该装置的滑轮位置颠倒(如图乙)是否会更省力一些，请你按照小明爸爸的想法，用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确．

(3)求两种方案的机械效率之比?

(4)综合分析评估两个方案，你认为哪个方案更好一些?说明理由．

Answer 1

【答案】见解析所示

【解析】

（1）如图甲，物重由3股绳子承担，n＝3，因不计绳重及摩擦，拉力：F＝（G轮+G物）＝（30N+600N）＝210N，∵210N＜250N，∴没有超过绳子的最大拉力；（2）要求动力方向向上，先从绳子末端反方向绕起，通过下面的动滑轮，再通过上面的定滑轮，依次绕过，最后固定在定滑轮下面的挂钩上，如图所示；此时n＝4，拉力：F′＝（2G轮+G物）＝（2×30N+600N）＝165N＜F，所以这种设计更省力，小明爸爸的说法是正确的；（3）甲图机械效率：η甲＝，乙图机械效率：η乙＝，η甲：η乙＝：＝22：21；（4）由以上计算可以看出，小明的方案效率高，小明爸爸的方案较省力，但从安全方面考虑，小明的方案中是站在地面上用力，更安全，所以小明的方案更好．