桔槔(jiégāo)是中国古代的一种汲水工具,早在春秋战国时期就已经相当普遍。桔槔的结构相当于一个杠杆。横长杆的中间由竖木支撑起来,横杆的一端用一根直杆与水桶相连,另一端绑上一块石头。汲水时,人用力将直杆与水桶往下压。当水桶水装满后,就去拉石头那端的绳子把水桶拉起来。这样,汲水过程的主要用力方向是向下的,大大减少了人们提水的疲劳程度。

如图所示的桔槔模型,已知AO=1.2m,BO=0.8m;直杆与水桶的总质量为2kg,水桶容积为0.02m3;选用一块质量适当的石头绑于B端,使桶在水面以上且不装水时,横长杆恰好处于水平位置平衡。不考虑杠杆小角度转动带来的力臂变化,水桶侧壁厚度、横长杆和轻绳质量皆忽略不计。
(1)求B端的石头质量是多少?
(2)汲水时,手握住直杆竖直向下用力F,让空桶浸入水中,求F至少要多大才能成功汲水。
(3)参看文段中划波浪线的句子,与传统从井中提水方式相比,为什么使用桔槔会减少人们提水的疲劳程度?
【考点】杠杆的平衡条件的计算.
【答案】(1)B端的石头质量是3kg;
(2)汲水时,F至少为200N才能成功汲水;
(3)传统方式从井中提水时用力方向向上,汲水时仅利用人的拉力将水提上来,使用桔槔汲水过程的主要用力方向是向下的,而且汲水时是在人的拉力和石头重力共同作用下将水提上来,所以与传统从井中提水方式相比,使用桔槔会减少人们提水的疲劳程度。
(2)汲水时,F至少为200N才能成功汲水;
(3)传统方式从井中提水时用力方向向上,汲水时仅利用人的拉力将水提上来,使用桔槔汲水过程的主要用力方向是向下的,而且汲水时是在人的拉力和石头重力共同作用下将水提上来,所以与传统从井中提水方式相比,使用桔槔会减少人们提水的疲劳程度。
【解答】
【点评】
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