Question

13．生活中我們經(jīng)常使用簡(jiǎn)單機(jī)械．
（1）圖1是家用手搖晾衣架，A、B兩滑輪中屬于動(dòng)滑輪的是B；若衣服和晾衣架的總重為120N，不計(jì)動(dòng)滑輪重、繩重及摩擦，靜止時(shí)繩的拉力F=30N．請(qǐng)你提出一種使用時(shí)提高手搖晾衣架機(jī)械效率的方法：增大提升的物重或減小晾衣架重．
（2）如圖2所示，已知撬棒AD=1m，CD=BC=0.15m，石頭垂直作用在棒上的力是420N，若要撬動(dòng)石頭，則施加在撬棒A點(diǎn)的力至少是63N．

Answer 1

分析 （1）①定滑輪和動(dòng)滑輪的主要區(qū)別是：動(dòng)滑輪會(huì)隨物體一起運(yùn)動(dòng)，定滑輪不隨物體運(yùn)動(dòng)；
②由圖可以看出連接動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)，不計(jì)動(dòng)滑輪重、繩重及摩擦，根據(jù)F=$\frac{{G}_{總}(cāng)}{n}$求出靜止時(shí)繩的拉力；
③在額外功一定時(shí)，增加物重可提高機(jī)械效率．減輕動(dòng)滑輪的重也可以提高機(jī)械效率；
（2）根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂的變形公式F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$可得，在阻力和阻力臂一定時(shí)，動(dòng)力臂L₁越大，動(dòng)力F₁越�。�

解答 解：（1）A滑輪的軸是固定不動(dòng)的，是定滑輪，B滑輪的軸與物體一起運(yùn)動(dòng)，是動(dòng)滑輪．
由圖可知，連接動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)n=4，不計(jì)動(dòng)滑輪重、繩重及摩擦，
靜止時(shí)繩的拉力：F=$\frac{{G}_{總}(cāng)}{n}$=$\frac{120N}{4}$=30N，
提高手搖晾衣架機(jī)械效率的方法有：增大提升的物重或減小晾衣架重等．
（2）要使施加在撬棒A點(diǎn)的動(dòng)力最小，應(yīng)使動(dòng)力臂L₁最大．
當(dāng)以D為支點(diǎn)，在A點(diǎn)施加垂直AD向上的動(dòng)力時(shí)，動(dòng)力臂L₁=AD=1m，即動(dòng)力臂為最大值，則動(dòng)力為最小．
此時(shí)阻力F₂=420N，阻力臂L₂=CD=0.15m，
根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂可得，施加在撬棒A點(diǎn)的力：
F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{420N×0.15m}{1m}$=63N．
故答案是：（1）B；30；增大提升的物重或減小晾衣架重；（2）63．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查滑輪組的拉力的計(jì)算、提高機(jī)械效率的方法及杠桿平衡條件的掌握和運(yùn)用，對(duì)于滑輪組關(guān)鍵有二：一是承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n的確定（直接從動(dòng)滑輪上引出的繩子股數(shù)），二是不計(jì)摩擦和動(dòng)滑輪重時(shí)，F(xiàn)=$\frac{1}{n}$G_物．
在確定杠桿最小動(dòng)力時(shí)，首先找到動(dòng)力作用點(diǎn)和支點(diǎn)，這兩點(diǎn)的連線就是最大的動(dòng)力臂，然后過(guò)動(dòng)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(lái)確定，就可以找到最小的動(dòng)力了．