Question

小明家最近购置了一套新房，为了帮助爸爸将重600N的装修材料运送到6m高的楼上，小明利用物理课上学过的滑轮组，设计了如图甲所示的材料搬运方案(其中每个滑轮重30N，绳子足够长，所能承受的最大拉力为250N，不计绳重及摩擦)．

(1)计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力?
(2)小明爸爸观察了该装置后，他想如果将该装置的滑轮位置颠倒(图20乙)是否会更省力一些，请你按照小明爸爸的想法，用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确．
(3)求两种方案的机械效率之比?
(4)综合分析评估两个方案，你认为哪个方案更好一些?说明理由．

Answer 1

（1）没有超过绳的最大拉力（2）爸爸的想法正确（3）22／21（4）小明方案好解析:
根据物体的重力和动滑轮的重计算出拉力的大小，和绳子所能承受的最大拉力为250N比较，可知没有超过绳的最大拉力。小明爸爸观察了该装置后，改用4段绳子来承担物重，计算出拉力的大小是165N。所以爸爸的想法正确.通过分析小明的方案η比较高；爸爸的方案更省力；但是小明的方案比较安全、方便；综合三个因素分析，小明方案好.        
（1）F甲 ＝（G 物 ＋ G动）／n＝(600＋30) ／3＝210N            (1分)
∵210N ＜ 250N
∴没有超过绳的最大拉力                       (1分)
（2）图略   F乙＝（G 物 ＋ 2G动）／n＝(600＋60) ／4＝165N      (1分)
爸爸的想法正确.                                    (1分)
（3）由η＝W有／W总＝Gh／FS＝G 物／(G 物 ＋ G动)
有η1／η2＝G 物／(G 物 ＋ G动)×（G 物 ＋ 2G动）／G 物＝22／21    (1分)
（4）小明的方案η比较高；爸爸的方案更省力；但是小明的方案比较安全、方便；综合三个因素分析，小明方案好.                                    (1分