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    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）．
    （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．
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    分析：（1）因不计绳重及摩擦，利用F=
    1
    n
    （G轮+G物）求出拉力，和绳子所能承受的最大拉力比较得出答案；
    （2）由题知，动力的方向要向上，所以可以从绳子末端绕起，依次通过动滑轮、定滑轮绕成；再根据F=
    1
    n
    （G轮+G物）求此时拉力大小，判断小明爸爸的说法是否正确；
    （3）甲乙两图有用功相同，上面求出了拉力大小，再求出拉力做的总功，利用机械效率的公式求出甲乙两图的机械效率，再求比值；
    （4）从甲乙两图的机械效率高低、省费力、是否更安全等方面分析，找出最佳方案．
    解答：精英家教网解：（1）如图甲，物重由3股绳子承担，n=3，因不计绳重及摩擦，拉力：
    F=
    1
    3
    （G轮+G物）=
    1
    3
    （30N+600N）=210N，
    ∵210N＜250N，
    ∴没有超过绳子的最大拉力；
    （2）要求动力方向向上，先从绳子末端反方向绕起，通过下面的动滑轮，再通过上面的定滑轮，依次绕过，最后固定在定滑轮下面的挂钩上，如图所示；
    此时n=4，拉力：
    F′=
    1
    4
    （2G轮+G物）=
    1
    4
    （2×30N+600N）=165N＜F，
    所以这种设计更省力，小明爸爸的说法是正确的；
    （3）甲图机械效率：
    η甲=
    W有
    W总
    =
    Gh
    Fs
    =
    600N×h
    210N×3h
    =
    20
    21
    ，
    乙图机械效率：
    η乙=
    W有
    W总′
    =
    Gh
    F′s′
    =
    600N×h
    165N×4h
    =
    10
    11
    ，
    η甲：η乙=
    20
    21
    ：
    10
    11
    =22：21；
    （4）由以上计算可以看出，小明的方案效率高，小明爸爸的方案较省力，但从安全方面考虑，小明的方案中是站在地面上用力，更安全，所以小明的方案更好．
    答：（1）绳子的拉力没有超过绳子的最大承受力；
    （2）如图所示，小明爸爸的想法是正确的；
    （3）两种方案的机械效率之比为22：21；
    （4）因为小明的方案更安全，所以小明的方案更好．
    点评：本题考查了学生对有用功、总功、机械效率、滑轮组绕法的了解与掌握，利用好“当不计绳重和摩擦时，拉力和物重的关系[F=
    1
    n
    （G轮+G物）]”是本题的关键．
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    （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．
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    （1）计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力？
    （2）用该方案把材料送上楼，需将绳子拉下几米长？
    （3）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．

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    （1）爸爸的方案比小明的方案较
    省力
    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
    高
    ，且小明的方案较
    方便
    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？

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