Question

在生产中，人们往往用的是由杠杆、滑轮等简单机械组合而成的复杂机械．在一次综合实践活动中，王刚同学分别用一轻质杠杆（O为支点，OA=3OB）、一只滑轮和一些细绳构成的组合机械来提升重90N的物体．王刚在实践活动中是这样做的：他先单独使用一个动滑轮来提升重物如图甲所示，然后又用动滑轮和杠杆组成的组合机械来提升重物，如图乙所示．
（1）在不计机械重，绳重，部件间摩擦时，F₁=______N，F₂=______N．比较F₁、F₂可以看出，使用乙图组合机械的好处是______．
（2）请你帮他设计出一种能省距离的组合机械，请把设计方案图画在下面的方框内．

（3）王刚在实验中突然提出这样一个问题，使用乙图的组合机械与使用甲图的动滑轮相比，它的机械效率是否发生改变呢？
㈠为了比较甲、乙两机械效率的大小，需要测量的量有：______．
㈡机械效率η_甲=______，η_乙=______．（用测量的量来表示）

Answer

（1）甲图动滑轮上有两端绳子，拉力是重力的一半，乙图中，已知动滑轮上拉力的大小，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2，可求拉力F2的大小．比较两拉力的大小，就可得出使用乙图组合机械的好处，
（2）乙图设计的是省力的组合机械，减小杠杆的动力臂，增大杠杆的阻力臂，即可改为能省距离的组合机械．
（3）已知物体的重力和拉力的大小，分别把重物提升相同的高度，再测出拉力移动的距离，根据公式η=即可得出两装置的机械效率．
【解析】
（1）甲图拉力是重力的一半，F1===45N，
乙图中F1•OB=F2•OA，
所以F2===15N．
很明显45N＞15N，所以使用乙图组合机械的好处是可以更加省力．
故答案为：45，15，可以更加省力．
（2）使杠杆的阻力臂大于动力臂，即可改为能省距离的组合机械．如图：

（3）第一步先测出甲图中物体升高的高度h和绳子自由端移动的距离S1，
第二步测出物体升高的高度h和拉力向下移动的距离S2，
第三步根据公式根据公式η=得出机械效率的大小．
图甲中，由于定滑轮不省力，所以F1=G；
η甲==．
图乙中，在不计绳重、摩擦和动滑轮重的情况下，由动滑轮的工作特点和杠杆的平衡条件得：
F2•OA=FB•OB，而FB=G，即F2•OA=G•OB，由于OA=3OB，所以G=6F2；
η乙==．
故答案为：物体提升的高度和拉力移动的距离；；．