Question

在水井清淤工程中，工人用如图所示的装置来起吊井底的一块石头．如果石头的重力是500N，体积是0.02m³．
（1）此装置______（选填“能”或“不能”）省力，其带来的好处是______．
（2）请通过计算说明，当石头浸没于水中时和完全离开水面后，要把石头匀速吊起，工人分别需用多大的拉力．注：不计摩擦、水的阻力和绳的重力等．

Answer 1

【答案】分析：（1）定滑轮实质上是一等臂杠杆，它的特点是：只能改变力的方向，而不省力．
（2）定滑轮不能省力，所以石头离开水后工人施加的拉力等于石头的重力；
已知石头的体积，利用F_浮=ρ_液gV_排得到石头浸没时受到的浮力；重力与浮力之差就是石头在水中时工人施加的拉力．
解答：解：
（1）由图知，此装置是两个定滑轮组成的滑轮组，所以不能省力，好处是改变力的方向；
（2）物体完全离开水面，工人施加的拉力为F₁=G=500N；
石块完全浸没时受到的浮力为F_浮=ρ_液gV_排=1.0×10³kg/m³×9.8N/kg×0.02m³=196N
工人施加的拉力为F₂=G-F_浮=500N-196N=304N．
答：
（1）此装置不能省力，好处是可以改变力的方向；
（2）石头完全浸没时，工人施加的拉力为304N；石头离开水面后，拉力为500N．
点评：求解较复杂的浮力问题时，先要确定研究对象，然后对研究对象进行受力分析，根据方向的异同得出等量关系求解．