Question

如图所示．“塔吊”是建筑工地上普遍使用的起重设备．OC段为平衡臂，C端装有配重体，质量为1t，OD段叫吊臂，E处装有起吊重物的滑轮组，可在O、D两点间移动．其中OC=12m，OE=15m，OD=25m．滑轮组重力及摩擦忽略不计．（g取10N/kg）
（1）塔吊底座是由混凝土构件和砂、石、土等固体散料共同组成，组合后底面积大且质量也较大．
解释：底座面积大是为了______；底座质量大是为了______．
（2）当滑轮组在E、D两点间移动的过程中，用此“塔吊”能起吊重物的最大质量是多少？
（3）在某次施工过程中，工人师傅用“塔吊”在30s内把重为6000N的建筑材料提升到15m高处，“塔吊”对物体做功的功率是多少？

Answer 1

解：（1）塔吊底座底面积大，增大了吊塔与地面的接触面积，减小了对地面的压强；底座质量大是为了降低重心，增加吊塔的稳定性．
且质量也较大．
（2）根据杠杆平衡原理F₁L₁=F₂L₂知，F₁、L₁一定L₂越小F₂越大，滑轮组在E、D两点间移动的过程中，在E点时L₂最小，所以在E点时能吊起的质量最大，已知C端配重体质量为m=1t=1000kg，设吊起的最大质量为m'，
滑轮组在E处时，由杠杆平衡原理知：mg?OC=m'g?OE，
即：1000kg×9.8N/kg×12m=m'×9.8N/kg×15m
则m'=800kg．
（3）塔吊对重物做功W=mgh=6000N×15m=9×10⁴J，
“塔吊”对物体做功的功率P===3000W．
故答案为：（1）增大受力面积，减小压强；降低重心，增加稳定性．
（2）用此“塔吊”能起吊重物的最大质量是800kg．
（3）“塔吊”对物体做功的功率是3000W．
分析：解此题要知道：
（1）压强的大小与压力大小、受力面积大小有关．压力一定，受力面积越小，压强越大；受力面积一定，压力越大，压强越大．
物体重心越低，越稳定，不容易倒．
（2）实际“塔吊”是一个受力情况比较复杂的机械，本题对其作了理想化的处理变成了一个杠杆，支点在O处，动力在C处，阻力在可移动的E处，利用杠杆平衡原理即可确定在E处时可吊起的货物最重，并求出在D点时能够安全起吊重物的最大质量．
（3）利用功的公式W=FS求出做的功，再利用P=可求出功率．
点评：学会从实际物体中抽象出物理模型，并能确定杠杆的要素，是能将所学物理知识用于生活实际的具体体现．用杠杆平衡条件解决实际生活问题的能力，可提高自已的分析解题能力．