Question

5．塔吊是建筑工地上最常用的一種起重設(shè)備，如圖甲所示是塔吊上的滑輪組．某次作業(yè)時(shí)，在鋼絲繩的自由端用2000N的力，將重6000N的貨物勻速豎直提升3m，接著又在水平方向移動(dòng)6m，此滑輪組提升貨物所做的額外功為6000J；若塔吊裝置可以繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖乙所示．現(xiàn)在B點(diǎn)施一個(gè)最小的力F可以使整個(gè)裝置處于平衡狀態(tài)．請(qǐng)畫出這個(gè)最小力F的方向及力臂．

Answer 1

分析 （1）利用W=Gh求滑輪組做的有用功，由圖知n=4，拉力端移動(dòng)的距離s=4h，再利用W=Fs求總功，額外功等于總功減去有用功；
（2）根據(jù)杠桿平衡的條件，F(xiàn)₁×L₁=F₂×L₂，在杠桿中的阻力、阻力臂一定的情況下，要使所用的動(dòng)力最小，必須使動(dòng)力臂最長(zhǎng)．

解答 解：
（1）利用滑輪組做的有用功：
W_有用=Gh=6000N×3m=18000J，
由圖知n=4，拉力端移動(dòng)的距離：
s=4h=4×3m=12m，
拉力做的總功：
W_總=Fs=2000N×12m=24000J，
因?yàn)閃_總=W_有用+W_額，
所以W_額=W_總-W_有用=24000J-18000J=6000J；
（2）連接OB就是最長(zhǎng)的動(dòng)力臂，根據(jù)杠桿平衡的條件，要使杠桿平衡動(dòng)力方向向上，據(jù)此可畫出最小的動(dòng)力，如圖所示：

故答案為：6000；如圖所示．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了功的計(jì)算和使用杠桿最小力的確定．要做出杠桿中的最小動(dòng)力，可以按照以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：
①確定杠桿中的支點(diǎn)和動(dòng)力作用點(diǎn)的位置；
②連接支點(diǎn)與動(dòng)力作用點(diǎn)，得到最長(zhǎng)的線段；
③經(jīng)過(guò)動(dòng)力作用點(diǎn)做出與該線段垂直的直線；
④根據(jù)杠桿平衡原理，確定出使杠桿平衡的動(dòng)力方向．