Question

如圖（a）所示的滑輪組，每個(gè)滑輪等重，不計(jì)繩重和摩擦，物體重G．從200N開始逐漸增加，直到繩子被拉斷，每次均勻速拉動(dòng)繩子將物體提升相同的高度．圖（b）是在此過程中滑輪組的機(jī)械效率隨物重增加而變化的圖象．
（1）試求每個(gè)滑輪有多重．
（2）繩子能承受的最大拉力．
（3）現(xiàn)實(shí)生活中，提高機(jī)械效率，更充分地發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的作用，有重要的經(jīng)濟(jì)意義，請(qǐng)你從物理學(xué)的角度說出提高機(jī)械效率的主要方法．

Answer 1

分析：（1）從圖上找出滑輪組提起200N物體時(shí)的機(jī)械效率，根據(jù)η=

W有用

W總

=

W有用

W有用+W額

=

Gh

Gh+G動(dòng)h

=

G

G+G動(dòng)

，求出每一個(gè)動(dòng)滑輪的重力．
（2）利用滑輪組提起物體時(shí)，不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，F(xiàn)=

1

n

（G+G_動(dòng)）求出繩子能承受的最大拉力．
（3）要提高機(jī)械效率，便要想辦法減少工作過程中所做的額外功，要減少克服機(jī)械本身的重力、盡量減小摩擦力．

解答：解：
（1）由（b）圖可知：當(dāng)G=200N時(shí)，η=50%，
∵η=

W有用

W總

=

W有用

W有用+W額

=

Gh

Gh+2G動(dòng)h

=

G

G+2G動(dòng)

，
即：50%=

200N

200N+2G動(dòng)

，
∴G_動(dòng)=100N；
（2）由（b）圖可知：當(dāng)G′=1800N時(shí)，繩子剛好被拉斷，
則繩子能承受的最大拉力：
F_最大=

1

4

（G′+2G_動(dòng)）=

1

4

×（1800N+2×100N）=500N；
（3）要提高機(jī)械效率，便要想辦法減少工作過程中所做的額外功，可以改進(jìn)結(jié)構(gòu)，使它更合理，更輕巧，在使用中經(jīng)常保養(yǎng)，定期潤(rùn)滑，使機(jī)械處于良好的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)．
答：（1）每個(gè)滑輪重為100N；（2）繩子能承受的最大拉力為500N；（3）改進(jìn)結(jié)構(gòu)，使它更合理，更輕巧，在使用中經(jīng)常保養(yǎng)，定期潤(rùn)滑，使機(jī)械處于良好的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)．

點(diǎn)評(píng)：此題考查了機(jī)械效率的概念應(yīng)用，掌握機(jī)械效率的概念，理清有用功、額外功與總功之間的關(guān)系，能從圖象中得出相關(guān)信息是本題的關(guān)鍵．