第六节 制作简易升降机
自主预习
请同学们预习本节课教材内容，完成下表。

碓
桔槔
辘轳
天平
水车
水力鼓风系统
承担物重的绳子段数
$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{Gh}{Fs}×100\%$
弹簧测力计
刻度尺
物体的重力G
绳子末端的拉力F
重物
动滑轮

1. (★★)请从碓、桔槔、辘轳、天平、水车、水力鼓风系统、战国云梯车、水碾和嫦娥五号自动采样的机械臂等机械中选出一个机械，简要说明其结构特点、工作原理，并写出其在设计中还应用了哪些与物理有关的知识。

桔槔
由长杆、悬挂的重物和取水装置组成，支点位于长杆中间偏重物一侧
利用杠杆平衡原理，借助重物的重力，通过抬压长杆实现取水装置的升降，达到取水目的
杠杆的平衡条件(动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆)

【解析】
选择桔槔作为分析对象，依次说明其结构组成、工作原理及应用的物理知识。
【答案】
|机械名称|结构特点|工作原理|物理知识|
| ---- | ---- | ---- | ---- |
|桔槔|由长杆、悬挂的重物和取水装置组成，支点位于长杆中间偏重物一侧|利用杠杆平衡原理，借助重物的重力，通过抬压长杆实现取水装置的升降，达到取水目的|杠杆的平衡条件（动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆）|
【知识点】
杠杆平衡条件，省力杠杆
【点评】
本题考查物理知识在古代机械中的应用，需结合机械的结构与工作过程分析其物理原理，体现物理与生活的联系。
【难度系数】
0.6

2. (★★)小华家住楼上，最近正在装修房子，需要搬运装修材料，但有些材料由于楼道过窄不方便搬运，于是小华利用如图 9.6 - 1 甲所示的动滑轮制作了简易升降机，动滑轮重为$20N$，在竖直向上的拉力$F$的作用下在$10s$内将重为$160N$的木箱匀速提升$5m$。提升过程中，若不计绳重和摩擦，绳子末端移动的速度为$m/s$，拉力$F$为$N$。由于站在楼上拉动存在安全隐患，小华想站在地面上就可以把材料运上楼。请帮助小华在图 9.6 - 1 乙中画出滑轮组的绕线示意图。

1.0
90

【解析】
1. 计算绳子末端移动速度：
动滑轮承担物重的绳子段数$n=2$，绳子移动距离$s=nh=2×5m=10m$，
根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，得$v=\frac{10m}{10s}=1.0m/s$。
2. 计算拉力$F$：
不计绳重和摩擦，由动滑轮受力特点可知$F=\frac{G+G_{动}}{2}$，
代入数据：$F=\frac{160N+20N}{2}=90N$。
3. 滑轮组绕线：
人在地面拉绳子，拉力方向向下，绕线时从定滑轮开始，依次绕过动滑轮、定滑轮，绕线示意图如参考答案所示。
【答案】
$1.0$；$90$；绕线示意图见参考答案中的图
【知识点】
动滑轮的特点；滑轮组绕线；速度计算
【点评】
本题结合实际情景，考查动滑轮的力学计算与滑轮组的绕线，需熟练掌握动滑轮的受力特点及滑轮组绕线规则。
【难度系数】
0.7