Question

运用知识解决问题：
（1）如图1是小云从水中钓鱼的示意图所用的钓鱼竿是一个________杠杆．
②请你在图1中画出鱼的受力示意图，若图中0为支点，请画出钓鱼竿钓鱼时的阻力臂
（2）用如图2所示的滑轮组来提水，已知每个滑轮重5N，空桶重5N，桶中装5kg水，现将这桶水在20s内匀速提升5m，（不计绳重和摩擦）求：
①拉力F的大小
②拉力F的功率
③计算滑轮组的机械效率
④若滑轮组的机械效率是90%，滑轮的重不变，则桶中的水的质量变化了多少．
（g取10N/kg）

Answer 1

解：（1）①使用钓鱼竿时，动力臂小于阻力臂，所以钓鱼竿是费力杠杆，费力但省距离．
②鱼处于静止状态，它受到重力和绳的拉力，这两个力等大反向，是一对平衡力．过支点O向阻力G的作用线作垂线，这条垂线段就是阻力臂，如图中L₂所示：
故答案为：
（1）①费力
②如图所示
（2）由图知，承担物重的绳子股数n=2，
①桶中水的重力G=m_水g=5kg×10N/kg=50N
∵绳重和摩擦不计，
∴拉力F的大小：
F=（G_桶+G_水+G_动）=（5N+50N+50N）=30N
答：拉力F为30N．
②s=nh=2×5m=10m
W=Fs=30N×10m=300J
P===15W
答：拉力F的功率为15W．
③η=×100%=×100%=83.3%
答：滑轮组的机械效率为83.3%．
④把η=90%、G_动=5N，G_桶=5N，代入公式η=×100%，求得：G′_水=90N．
∴m′_水===9kg
则桶中的水的质量变化了9kg-5kg=4kg
答：若滑轮组的机械效率是90%，滑轮的重不变，则桶中的水的质量变化了4kg．
分析：（1）①本题的解题关键是通过观察实物，体会支点的位置，从而进一步判断出动力臂与阻力臂的长度关系．
②鱼处于静止状态，受到重力和拉力的作用．
过支点向阻力的作用线作垂线，得到的垂线段就是阻力臂．
（2）首先判断绳子段数n=2，然后对每小题分析：
①绳重和摩擦不计，利用F=（G_桶+G_水+G_动）求拉力F的大小；
②求出拉力移动的距离，知道拉力大小和运动时间，利用功率公式求拉力的功率．
③利用公式η=×100%求滑轮组的机械效率．
④把η=90%代入公式η=×100%=×100%，求出水的重力，再求出水的质量，最后求出质量的变化量．
点评：本题也可先计算出有用功和总功，利用机械效率的公式求滑轮组的机械效率．