Question

3．（1）如圖1中各種工具中屬于省力杠桿的是（a）（c）（d），屬于費(fèi)力杠桿的是（b）（e）（選填序號(hào)）．
（2）一人用如圖2所示的滑輪組勻速提升物重為200N的物體，此時(shí)人對(duì)繩的拉力為120N，不計(jì)繩重和摩擦，滑輪組的機(jī)械效率為83.3%；如果人的體重為600N，那么他們用此滑輪所提升物體的物重不能超過(guò)1160N．

Answer 1

分析 （1）結(jié)合圖片和生活經(jīng)驗(yàn)，先判斷杠桿在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂和阻力臂的大小關(guān)系，再判斷它是屬于哪種類型的杠桿．
（2）滑輪組的機(jī)械效率等于有用功除以總功，有用功等于物體的重力乘以物體上升的高度，總功等于拉力乘以繩子自由端移動(dòng)的距離．
當(dāng)繩子的拉力和人的體重相等時(shí)，滑輪組所提升物體的物重最大；不計(jì)繩重和摩擦，利用F=$\frac{1}{2}$（G_物+G_動(dòng)）計(jì)算出動(dòng)滑輪的重力；再利用F′=$\frac{1}{2}$（G_物′+G_動(dòng)）求最大物重．

解答 解：
（1）（a）獨(dú)輪車在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿；
（b）筷子在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿；
（c）開(kāi)瓶器在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿；
（d）扳手在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿；
（e）火鉗在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿．
所以，圖1中，屬于省力杠桿的是（a）（c）（d），屬于費(fèi)力杠桿的是（b）（e）；
（2）由圖可知，n=2，則繩子自由端移動(dòng)的距離s=2h，
滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{2Fh}$=$\frac{G}{2F}$=$\frac{200N}{120×2}$×100%≈83.3%；
（2）在不計(jì)摩擦與繩重時(shí)，F(xiàn)=$\frac{1}{2}$（G_物+G_動(dòng)），
即120N=$\frac{1}{2}$（200N+G_動(dòng)），所以G_動(dòng)=40N，
人站在地面上施加的最大拉力不可能大于自身重力，所以最大拉力為F′=600N，
不計(jì)摩擦與繩重，F(xiàn)′=$\frac{1}{2}$（G_物′+G_動(dòng)），
即：600N=$\frac{1}{2}$（G_物′+40N），
解得最大物重：G_物′=1160N．
故答案為：（1）（a）（c）（d）；（b）（e）；
（2）83.3%； 1160．

點(diǎn)評(píng) （1）此題考查的是杠桿的分類，主要包括以下幾種：①省力杠桿，動(dòng)力臂大于阻力臂；②費(fèi)力杠桿，動(dòng)力臂小于阻力臂；③等臂杠桿，動(dòng)力臂等于阻力臂；
（2）明確S與h的關(guān)系后，利用公式求出機(jī)械效率；本題的易錯(cuò)點(diǎn)在于，繩端的最大拉力取決于人的體重，而并非繩子的承受能力．