Question

金富同學(xué)家最近獲得了江西省人民政府安置的一套保障房，為了幫助爸爸將重600N的裝修材料運(yùn)送到6m高的樓上，他利用物理課上學(xué)過的滑輪組，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的材料搬運(yùn)方案（其中每個(gè)滑輪重30N，繩子足夠長(zhǎng)，所能承受的最大拉力為230N，不計(jì)繩重及摩擦）．
（1）現(xiàn)請(qǐng)你幫助金富同學(xué)繞繩，要求盡量用最省力的方法實(shí)現(xiàn)材料的搬運(yùn)；
（2）若金富同學(xué)在5s內(nèi)將該材料勻速提高了2m，則拉力的功率是多少？
（3）金富的爸爸觀察了該裝置后，覺得將該裝置的滑輪位置顛倒一下，如圖乙所示，使用較安全且效率較高．請(qǐng)你比較兩方案效率的大小，說(shuō)明金富的爸爸的方案是否效率較高．

Answer 1

【答案】分析：（1）向上拉繩子物體向上運(yùn)動(dòng)，應(yīng)從定滑輪開始繞線；
首先根據(jù)動(dòng)滑輪由幾段承擔(dān)，來(lái)確定滑輪組的繩子段數(shù)，然后根據(jù)公式逐個(gè)計(jì)算．
（2）知道重物上升的高度，從而可以計(jì)算出拉力移動(dòng)的距離，根據(jù)公式W=FS求出總功，再利用公式P=求出拉力做功的功率．
（3）甲乙兩圖有用功相同，上面求出了拉力大小，再求出拉力做的總功，利用機(jī)械效率的公式求出甲乙兩圖的機(jī)械效率，從甲乙兩圖的機(jī)械效率高低、省費(fèi)力、是否更安全等方面分析．
解答：解：（1）站在樓上把材料運(yùn)上樓，應(yīng)從定滑輪開始繞線，材料由4段繩子承擔(dān)；見右圖
（2）P=====264W．
（3）甲圖機(jī)械效率：η_甲===≈23%
乙圖機(jī)械效率：
η_乙===≈32%．
金富爸爸的方案是站在地上用力拉較安全且效率較高（有其他比較效率大小的正確方法均給分）．
答：
（1）見右圖．
（2）拉力的功率是264W．
（3）金富爸爸的方案是站在地上用力拉較安全且效率較高．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)有用功、總功、機(jī)械效率、滑輪組繞法的了解與掌握，利用好“當(dāng)不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，拉力和物重的關(guān)系[F=（G_輪+G_物）]”是本題的關(guān)鍵．