Question

如圖所示是小明同學測滑輪組機械效率的實驗裝置圖．他在2s內做了2.4J的有用功使重物勻速上升了0.4m，不計繩重及摩擦．請你回答：
（1）拉力做功的功率？
（2）該滑輪組的機械效率是多少？
（3）若用該滑輪組將20N的重物提高0.4m，拉力做的總功是多少？

Answer 1

分析：首先根據(jù)動滑輪由幾段承擔，來確定滑輪組的繩子段數(shù)，然后根據(jù)公式逐個計算．
（1）彈簧測力計示數(shù)即可讀出小明所用的拉力，知道重物上升的高度，從而可以計算出拉力移動的距離，根據(jù)公式W=FS求出總功，再利用公式P=

W

t

求出拉力做功的功率．
（2）知道小明做的有用功和總功，可利用公式η=

W有用

W總

計算滑輪組機械效率．
（3）不考慮繩重及摩擦，知道有用功和重物上升的高度，可利用公式G=

W

h

計算出物體的重力，知道拉力為2.5N，利用F=

1

3

（G_物+G_輪）求動滑輪重，再利用該公式求提升20N重物時的拉力，最后利用公式W=FS計算出拉力做的總功．

解答：解：從圖可知，動滑輪由3段承擔．
（1）由圖可知，彈簧測力計的分度值是0.5N，指針指在2N到3N之間，所以小明所用的拉力F=2.5N，
而h=0.4m，
則拉力移動的距離為：s=3h=3×0.4m=1.2m，
∴拉力做的總功為：W_總=Fs=2.5N×1.2m=3J，
拉力做功的功率為：P=

W總

t

=

3J

2s

=1.5W．
答：拉力的功率是1.5W．
（2）∵W_有用=2.4J；
∴滑輪組機械效率為：η=

W有用

W總

=

2.4J

3J

=80%．
答：該滑輪組的機械效率是80%．
（3）∵W_有用=2.4J，h=0.4m，
∴物體的重力為：G_物=

W有用

h

=

2.4J

0.4m

=6N，
不考慮繩重及摩擦，F(xiàn)=

1

3

（G_物+G_輪），
而拉力F=2.5N，
∴動滑輪的重力為：G_輪=3F-G_物=3×2.5N-6N=1.5N，
當重物的重力為20N時，此時的拉力F=

1

3

（G_物+G_輪）=

1

3

×（20N+1.5N）=

21.5

3

N，
又∵s=3h=3×0.4m=1.2m，
∴此時拉力做的總功為：W_總=FS=

21.5

3

N×1.2m=8.6J．
答：若用該滑輪組將20N的重物提高0.4m，拉力做的總功是8.6J．

點評：本題所涉及到的公式特別多，要根據(jù)滑輪組確定繩子段數(shù)n，然后利用公式認真計算，在計算過程中，要注意單公式變形問題；對同一滑輪組來說，被提升重物的重，機械效率越高．