Question

18．如圖1為用長為1.6m的撬棒AB撬石頭，撬棒的B、C、D三點(diǎn)分別與地、石頭、支承物接觸，BC=0.2m，CD=0.2m．若撬棒C 處受石頭的壓力為4200N，現(xiàn)要用最小的力撬動石頭，則在A端所施力的大小為525N，方向是垂直AB向上．如何有效地提高能量利用率是人類所面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)．圖2是某輕軌車站的設(shè)計(jì)方案示意圖，該圖表明與站臺前后連接的軌道都有一個小坡度，請你說明這種設(shè)計(jì)可以節(jié)能的道理進(jìn)站時(shí)將動能轉(zhuǎn)化為重力勢能“儲藏”起來；出站時(shí)將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能“釋放”出來，達(dá)到節(jié)約能源的目的．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)杠桿平衡條件F₁•L₁=F₂•L₂可得：F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$，在阻力和阻力臂一定時(shí)，動力臂L₁越大，動力F₁越�。�
（2）物體上升時(shí)物體的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，動能減小，重力勢能增大．物體下降時(shí)物體的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，重力勢能減小，動能增大．

解答 解：
（1）要使在A端施加的動力最小，應(yīng)使動力臂L₁最大．當(dāng)以B為支點(diǎn)，在A點(diǎn)施加垂直AB向上的動力時(shí)，動力臂L₁=AB，即動力臂為最大值，則動力為最�。�
根據(jù)杠桿平衡條件：F₁•L₁=F₂•L₂可得：F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{{F}_{2}BC}{AB}$=$\frac{4200N×0.2m}{1.6m}$=525N．
（2）在進(jìn)站時(shí)，車要停下來，而車此時(shí)是有很大的動能的，若剎車，就把這些動能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能而損耗了，若進(jìn)站時(shí)讓車上坡，把動能轉(zhuǎn)化為重力勢能貯存起來，這樣就減小因剎車消耗的機(jī)械能；
在出站時(shí)，車原來處于靜止沒有動能，需要消耗燃料的化學(xué)能才能啟動，運(yùn)動起來，若利用下坡，則可以把重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，便于啟動，節(jié)省了燃料，起到節(jié)能的作用．
故答案為：525；垂直AB向上；進(jìn)站時(shí)將動能轉(zhuǎn)化為重力勢能“儲藏”起來；出站時(shí)將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能“釋放”出來，達(dá)到節(jié)約能源的目的．

點(diǎn)評 （1）在確定杠桿最小動力時(shí)，首先找到動力作用點(diǎn)和支點(diǎn)，這兩點(diǎn)的連線就是最大的動力臂，然后過動力作用點(diǎn)作連線的垂線，垂線方向應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來確定，就可以找到最小的動力了．
（2）掌握動能、重力勢能的影響因素；掌握動能、重力勢能之間是可以相互轉(zhuǎn)化的；要結(jié)合題意仔細(xì)分析，根據(jù)題目的考查目的作答．