Question

17．小明家住二樓，正在裝修房子，小明站在地面上，想用如圖所示的滑輪組提升重為220N的裝修材料，動滑輪重為20N，不計摩擦及繩重．若小明在5s內(nèi)將重物勻速提高2m．
（1）請你在圖中畫出用滑輪組提升重物省力的繞繩方法．
（2）小明拉繩子的力為多大？拉力的功率為多少？
（3）滑輪組的機械效率是多少？

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）在滑輪組中，拉物體的力由幾根繩子承擔，則繩子自由端的力為總物重的幾分之一，拉力的功率P=$\frac{{W}_{總}}{t}$．
（3）滑輪組的機械效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$．

解答 解：（1）由小明站在地上可知拉力方向向下，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．如圖所示：
；
（2）滑輪組中由兩根繩子承擔物重，則小明拉繩子的力F=$\frac{1}{2}$（G+G_動）=$\frac{1}{2}$×（220N+20N）=120N．
拉力所做總功：W_總=Fs=Fnh=2Fh=2×120N×2m=480J
拉力的功率P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{480J}{5s}$=96W．
（3）W_有=Gh=220N×2m=440J；
滑輪組的機械效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{440J}{480J}$×100%≈91.7%．
答：（1）滑輪組組裝如上圖；（2）小明對繩子的拉力為120N，拉力的功率為96W；（3）滑輪組的機械效率為91.7%．

點評 本題考查了關(guān)于滑輪組中的有用功、總功、功率、機械效率的計算．首先要弄清物重由幾根繩子承擔后，再計算，注意在計算總功時要把做動滑輪做的功包括．