Question

如圖所示，工人師傅用一個定滑輪和動滑輪組成滑輪組，把重為500N的箱子勻速提升5m，動滑輪的重為80N，不計繩重和摩擦．
（1）在圖中用筆畫線代替細繩組裝滑輪組．
（2）在向上提升箱子的過程中，人對繩子的拉力為多大？
（3）在向上提升箱子的過程中，人做的有用功是多少？
（4）滑輪組的機械效率為多少？

Answer 1

分析：（1）滑輪組繩子的繞法有兩種：
一是繩子先系在定滑輪的固定掛鉤上，然后再繞過下面的動滑輪再向上繞到定滑輪上，依次反復(fù)繞，這種繞法有偶數(shù)段繩子承擔物重；
二是繩子先系在動滑輪的固定掛鉤上，然后再繞過上面的定滑輪再向下，依次反復(fù)繞，這種繞法有奇數(shù)段繩子承擔物重．
（2）在不計滑輪自重及摩擦的情況下，動滑輪由幾股繩子承擔，拉力就是滑輪組提升物重的幾分之一．繩子移動的距離就是重物升高高度的幾倍．
（3）直接根據(jù)W=Gh即可求出有用功；
（4）不計繩重及摩擦的情況下，利用機械效率公式計算．

解答：解：（1）對由一個動滑輪和一個定滑輪組成的滑輪組，可繞線的方法有兩股和三股兩種，兩種方法都達到了省力的目的，但拉力的方向不同，有三股繞線的方法拉力方向向上；有兩股繞線的方法拉力方向向下，根據(jù)題意工人站在地面上可知拉力方向向下，是有兩股繞線的這種方法．滑輪組繞線如圖所示：

（2）由圖可知：在不計繩重及摩擦的情況下，動滑輪和重物由兩股繩子承擔，拉力就是滑輪組提升物體和動滑輪總重的二分之一．則：
人對繩子的拉力F=

1

2

（G_箱+G_動）=

1

2

（500N+80N）=290N
（3）在不計繩重及摩擦的情況下，提升過程的有用功W_有=Gh=500N×5m=2500J；
（4）機械效率η=

W有

W總

×100%=

Gh

Fs

×100%=

500N×5m

290N×10m

×100%≈86.2%．
 答：（2）在向上提升箱子的過程中，人對繩子的拉力為290N．
（3）在向上提升箱子的過程中，人做的有用功是2500J．
（4）滑輪組的機械效率為86.2%．

點評：此題主要考查滑輪組承擔物重繩子股數(shù)，滑輪組的繞線方法不同，拉力的方向不同，達到省力程度也不同，繩子股數(shù)越多越省力．在不計繩重及摩擦的情況下，產(chǎn)生額外功的是克服定滑輪的重力而做的功．