Question

小明在測滑輪組機械效率時，記錄了如下實驗數(shù)據(jù)（不計繩重和摩檫）

滑輪組組成	鉤碼重/N	鉤碼升高的高度/M	動滑輪重/N	繩子自由端移動距離/M
兩個定滑輪，一個動滑輪	4	0.1	0.5	0.3

（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)畫出滑輪組的繞線方式．
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算滑輪組的機械效率為

89%

．
（3）若繩子承受最大拉力為20N，此滑輪組的最大效率為

99%

．
（4）當(dāng)動滑輪重為

5

N時，使用該滑輪組提起10N重的鉤碼剛好省一半的力．
（5）在實驗中重物移動的速度為0.1m/s，拉繩的功率為3W，則有用功率為

2.95W

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)表格中鉤碼上升的高度與細線自由端移動的距離之間的倍數(shù)關(guān)系，可以確定承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)，再據(jù)此給滑輪組繞線．
（2）不計繩重和摩檫，已知物重和動滑輪重，利用機械效率變形公式得到滑輪組的機械效率；
（3）不計繩重和摩檫，已知最大拉力和動滑輪重，可以得到最大物重；已知最大物重、動滑輪重，利用機械效率變形公式得到滑輪組的最大機械效率；
（4）使用該滑輪組提起10N重的鉤碼剛好省一半力，即拉力為5N，根據(jù)滑輪組的特點得出動滑輪的重力；
（5）已知物體上升的速度，可以得到繩子自由端移動的速度；已知拉力的功率和繩子自由端移動的速度，可以得到拉力的大��；已知拉力和動滑輪重，可以得到物重；已知物重和上升速度，可以得到有用功率．

解答：解：（1）從表中的數(shù)據(jù)可知，細線自由端移動的距離為0.3m，鉤碼上升的高度為0.1m，則二者的關(guān)系是s=3h，即由3段繩子承擔(dān)物重，繞繩方法如圖所示；
（2）滑輪組的機械效率為η₁=

W有用

W總

×100%=

W有用

W有用+W額

×100%=

Gh

Gh+G動h

×100%=

G1

G1+G動

×100%=

4N

4N+0.5N

×100%≈89%；
（3）∵F=

1

3

（G+G_動），
∴最大物重為G₂=3F_最大-G_動=3×20N-0.5N=59.5N，
滑輪組的最大機械效率為η₂=

W有用

W總

×100%=

W有用

W有用+W額

×100%=

Gh

Gh+G動h

×100%=

G2

G2+G動

×100%=

59.5N

59.5N+0.5N

×100%≈99%；
（4）∵F=

1

3

（G+G_動），
∴動滑輪的重力為G′_動=3F₃-G₃=3×5N-10N=5N；
（5）繩子自由端移動的速度為v=3v_物=3×0.1m/s=0.3m/s，
∵P=

W

t

=

Fs

t

=Fv，
∴施加的拉力為F₄=

P4

v

=

3W

0.3m/s

=10N，
物體的重力為G₄=3F₄-G_動=3×10N-0.5N=29.5N，
∴拉力的有用功率為P_物=G₄v_物=29.5N×0.1m/s=2.95W．
故答案為：
（1）滑輪組繞繩方法如下：

（2）89%；（3）99%；（4）5；（5）2.95W．

點評：此題考查的是滑輪組的繞繩方法和機械效率、功率的計算和應(yīng)用，綜合性較強，考查角度較新，需要認真審題，熟悉基本規(guī)律和公式．