Question

随着社会的发展，人们生活水平的提高，人们的住房条件也得到了很大的改善．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）．小明爸爸观察了该装置后，他将该装置的滑轮位置颠倒如图乙．
（1）爸爸的方案比小明的方案较

省力

（填“省力”，“费力”）
（2）综合分析评估两个方案，小明的方案机械效率

高

，且小明的方案较

方便

，所以他的方案好
（3）试画出爸爸的方案中绳的绕法，求两种方案的机械效率之比？

Answer 1

分析：先要明确甲乙两图中的绕绳子方法，才能确定其省力情况，在有用功相同的情况下，多提了动滑轮便是多做了额外功，因此其机械效率就会更低．在评价一种方案在实际应用中的优劣时，省力只是条件之一，我们还应看它的机械效率如何，以及使用起来是否给我们带来了方便等．

解答：解：（1）爸爸的方案用两只动滑轮，最多可用4段绳子承担物重，而小明的方案由3段绳子承担物重，因此，乙方案更省力；
（2）两方案中的有用功是相同的，小明的方案中只用一只动滑轮，而爸爸的方案要提升两只动滑轮，因此，小明的方案额外功更少，机械效率更高，同时还可以看出，爸爸的方案必须爬到更高的楼层去提绳子，才能使重物上升，使用起来很不方便，因此，实际应用中，小明的方案更好．
（3）绕绳方法如图所示，由4段绳子承担物重．两种方案的机械效率之比η₁：η₂=

W有

W总1

：

W有

W总2

=

W总2

W总1

=22：21．
故答案为：（1）省力；（2）高，方便；
（3）绕绳如图．两咱方案的机械效率之比为22：21．

点评：这是一个滑轮组在生活中应用的实例，省力情况的判断要依据承担物重的绳子的段数，但此题中生动地告诉我们，这不是评价滑轮组优劣的唯一标准，在实践中，真正的实用才更重要．这里的机械效率的求得，和额外功的分析，都考查了我们对这一部分知识的掌握和运用，值得我们好好思考．