Question

16．生活中我们经常使用简单机械．

（1）图1是家用手摇晾衣架，A、B两滑轮中属于动滑轮的是B；若衣服和晾衣架的总重为120N，不计动滑轮重、绳重及摩擦，静止时绳的拉力F=30N．请你提出一种使用时提高手摇晾衣架机械效率的方法：增大提升的物重或减小晾衣架重．
（2）如图2所示，已知撬棒AD=1m，CD=BC=0.15m，石头垂直作用在棒上的力是420N，若要撬动石头，则施加在撬棒A点的力至少是63N．

Answer 1

分析 （1）①定滑轮和动滑轮的主要区别是：动滑轮会随物体一起运动，定滑轮不随物体运动；
②由图可以看出连接动滑轮绳子的股数，不计动滑轮重、绳重及摩擦，根据F=$\frac{{G}_{总}}{n}$求出静止时绳的拉力；
③在额外功一定时，增加物重可提高机械效率．减轻动滑轮的重也可以提高机械效率；
（2）根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂的变形公式F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$可得，在阻力和阻力臂一定时，动力臂L₁越大，动力F₁越小．

解答 解：
（1）A滑轮的轴是固定不动的，是定滑轮，B滑轮的轴与物体一起运动，是动滑轮；
由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=4，不计动滑轮重、绳重及摩擦，
静止时绳的拉力：F=$\frac{{G}_{总}}{n}$=$\frac{120N}{4}$=30N；
提高手摇晾衣架机械效率的方法有：增大提升的物重或减小晾衣架重等；
（2）要使施加在撬棒A点的动力最小，应使动力臂L₁最大；
当以D为支点，在A点施加垂直AD向上的动力时，动力臂L₁=AD=1m，即动力臂为最大值，则动力为最小；
此时阻力F₂=420N，阻力臂L₂=CD=0.15m，
根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂可得，施加在撬棒A点的力：F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{420N×0.15m}{1m}$=63N．
故答案是：（1）B；30；增大提升的物重或减小晾衣架重；（2）63．

点评 （1）本题主要考查滑轮组的拉力的计算、提高机械效率的方法及杠杆平衡条件的掌握和运用，对于滑轮组关键有二：一是承担物重的绳子股数n的确定（直接从动滑轮上引出的绳子股数），二是不计摩擦和动滑轮重时，F=$\frac{1}{n}$G_物；
（2）在确定杠杆最小动力时，首先找到动力作用点和支点，这两点的连线就是最大的动力臂，然后过动力作用点作连线的垂线，垂线方向应根据实际情况来确定，就可以找到最小的动力了．