桔槔(jiégāo)是中國古代的一種汲水工具,早在春秋戰國時期就已經相當普遍。桔槔的結構相當于一個杠桿。橫長桿的中間由豎木支撐起來,橫桿的一端用一根直桿與水桶相連,另一端綁上一塊石頭。汲水時,人用力將直桿與水桶往下壓。當水桶水裝滿后,就去拉石頭那端的繩子把水桶拉起來。這樣,汲水過程的主要用力方向是向下的,大大減少了人們提水的疲勞程度。

如圖所示的桔槔模型,已知AO=1.2m,BO=0.8m;直桿與水桶的總質量為2kg,水桶容積為0.02m3;選用一塊質量適當的石頭綁于B端,使桶在水面以上且不裝水時,橫長桿恰好處于水平位置平衡。不考慮杠桿小角度轉動帶來的力臂變化,水桶側壁厚度、橫長桿和輕繩質量皆忽略不計。
(1)求B端的石頭質量是多少?
(2)汲水時,手握住直桿豎直向下用力F,讓空桶浸入水中,求F至少要多大才能成功汲水。
(3)參看文段中劃波浪線的句子,與傳統從井中提水方式相比,為什么使用桔槔會減少人們提水的疲勞程度?
【考點】杠桿的平衡條件的計算.
【答案】(1)B端的石頭質量是3kg;
(2)汲水時,F至少為200N才能成功汲水;
(3)傳統方式從井中提水時用力方向向上,汲水時僅利用人的拉力將水提上來,使用桔槔汲水過程的主要用力方向是向下的,而且汲水時是在人的拉力和石頭重力共同作用下將水提上來,所以與傳統從井中提水方式相比,使用桔槔會減少人們提水的疲勞程度。
(2)汲水時,F至少為200N才能成功汲水;
(3)傳統方式從井中提水時用力方向向上,汲水時僅利用人的拉力將水提上來,使用桔槔汲水過程的主要用力方向是向下的,而且汲水時是在人的拉力和石頭重力共同作用下將水提上來,所以與傳統從井中提水方式相比,使用桔槔會減少人們提水的疲勞程度。
【解答】
【點評】
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