Question

6．某同學(xué)利用如圖所示的滑輪組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，人用50N的力拉繞在滑輪組上的繩子的一端，10秒內(nèi)繩子則移動了1.5m，重物移動了0.5m．

（1）在圖中畫出所用滑輪組的繞線情況，寫出繩子段數(shù)的推導(dǎo)過程；
（2）人的拉力做功的功率是多少？
（3）已知該滑輪組的機(jī)械效率為80%，重物在水平方向上受到的阻力是多少？

Answer 1

分析 （1）先根據(jù)物體移動0.5m，繩子自由端移動1.5m，判斷出繩子段數(shù)為3，再根據(jù)“奇動偶定”的原則畫出繩子的繞法；
（2）根據(jù)公式P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$將繩子自由端的拉力、移動的距離、運(yùn)動的時(shí)間代入即可求出人的拉力做功的功率；
（3）W_有用=F_拉h，W_總=Fs，根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$將有關(guān)數(shù)值代入求出物體所受的拉力，再根據(jù)二力平衡得出物體的阻力．

解答 解：（1）由題意可知，拉繩子時(shí)，承擔(dān)動滑輪及重物的繩子股數(shù)：n=$\frac{1.5m}{0.5m}$=3，根據(jù)“奇動偶定”，繩子應(yīng)從動滑輪掛鉤上開始，如圖所示：

（2）人的拉力F=50N，移動距離s=1.5m，時(shí)間t=10s，
人的拉力做功的功率為：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=$\frac{50N×1.5m}{10s}$=7.5W．
（3）重物移動了s_物=0.5m，機(jī)械效率η=80%，
由機(jī)械效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$得：W_有用=W_總•η=50N×1.5m×80%=60J，
故F_拉=$\frac{{W}_{有用}}{{s}_{物}}$=$\frac{60J}{0.5m}$=120N
由于物體做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)二力平衡可知f=F_拉=120N．
答：（1）如上圖；
（2）人的拉力做功的功率是7.5W；
（3）重物在水平方向上受到的阻力是120N．

點(diǎn)評 遇到滑輪組繞線問題，先根據(jù)s=nh判斷出繩子的段數(shù)n，再根據(jù)“奇動偶定”的繞線法則來繞制繩子；
用滑輪組拉動重物時(shí)，有用功為物體所受的拉力乘以物體移動的距離，總功為繩子自由端的拉力乘以自由端移動的距離；
記住滑輪組拉動重物時(shí)機(jī)械效率的計(jì)算公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$．