Question

（2011?安慶一模）小強(qiáng)利用如圖所示的滑輪組去拉物體，使重為2000N的物體A沿水平方向勻速移動(dòng)了6m，若A所受地面的摩擦力f=600N，小強(qiáng)所用拉力F=250N，該裝置的機(jī)械效率是多少？若物體A重為3000N，仍使用該滑輪組去拉，其機(jī)械效率將如何變化（要求說明其道理）？

Answer 1

分析：當(dāng)滑輪組水平使用時(shí)，克服的就不是物體的重力，而是物體受到的摩擦力，故此時(shí)克服摩擦力拉動(dòng)物體所做的功為有用功，可利用公式W_有用=fS_物計(jì)算，而人的拉力所做的功為總功，可利用公式W_總=FS_拉計(jì)算，再利用公式η=

W有用

W總

計(jì)算機(jī)械效率．
首先判斷物體A受到的摩擦力的變化，再利用公式η=

W有用

W總

=

W有用

W有用+W額外

判斷機(jī)械效率的變化．

解答：解：從圖中可知，有三段繩子在拉重物，故繩端拉力移動(dòng)距離為物體移動(dòng)距離的三倍，即S_拉=3S_物=3×6m=18m，
而f=600N，F(xiàn)=250N，
∴有用功為：W_有用=fS_物=600N×6m=3600J，
總功為：W_總=FS_拉=250N×18m=4500J，
機(jī)械效率為：η=

W有用

W總

=

3600J

4500J

=80%．
因?yàn)槲矬w的重力增大，對(duì)地面的壓力增大，物體A受到的摩擦力增大，滑輪組克服物體A受到的摩擦力所做的有用功增大，同一滑輪組的額外功基本不變，所以有用功占總功的比值增大，即機(jī)械效率變大．

點(diǎn)評(píng)：本題有兩處關(guān)鍵的地方，一是滑輪組水平使用克服的是摩擦力，故題目已知的物體重力是個(gè)干擾條件；二是題目沒有告訴繩端或是物體移動(dòng)的距離，故要對(duì)機(jī)械效率的公式進(jìn)行推導(dǎo)．