Question

如圖所示，工人師傅用一個(gè)定滑輪和動(dòng)滑輪組成滑輪組，把重為500N的箱子勻速提升5m，動(dòng)滑輪的質(zhì)量為8kg，不計(jì)繩重和摩擦，取g=10N/kg．
（1）在圖中用筆畫(huà)線代替細(xì)繩組裝滑輪組．
（2）在向上提升箱子的過(guò)程中，人對(duì)繩子的拉力為多大？
（3）在向上提升箱子的過(guò)程中，滑輪組的機(jī)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(guò)下面的動(dòng)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(dān)物重；
二是繩子先系在動(dòng)滑輪的固定掛鉤上，然后再繞過(guò)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(dān)物重．
（2）在不計(jì)滑輪自重及摩擦的情況下，動(dòng)滑輪由幾股繩子承擔(dān)，拉力就是滑輪組提升物重的幾分之一．繩子移動(dòng)的距離就是重物升高高度的幾倍．
（3）在不計(jì)繩重及摩擦的情況下，機(jī)械效率可利用公式η=

Gh

Fs

計(jì)算．

解答：解：（1）對(duì)由一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)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(dá)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(jì)繩重及摩擦的情況下，動(dòng)滑輪和重物由兩股繩子承擔(dān)，拉力就是滑輪組提升物體和動(dòng)滑輪總重的二分之一．則：
人對(duì)繩子的拉力F=

1

2

（G_箱+G_動(dòng)）=

1

2

（500N+8kg×10N/kg）=290N
（3）在不計(jì)繩重及摩擦的情況下，提升過(guò)程的有用功W_有=Gh．
總功W_總=Fs=F?nh．
機(jī)械效率η=

W有

W總

×100%=

Gh

Fs

×100%=

500N×5m

290N×10m

×100%=86.2%．
（或η=

G

Fn

×100%=

500N

290N×2

×100%=86.2%）
答：（1）如圖．
（2）在向上提升箱子的過(guò)程中，人對(duì)繩子的拉力為290N．
（3）滑輪組的機(jī)械效率為86.2%．

點(diǎn)評(píng)：此題主要考查滑輪組承擔(dān)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(dá)到省力程度也不同，繩子股數(shù)越多越省力．在不計(jì)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．