Question

一個工人站在地上用由一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組（不計摩擦和繩重）將重400N貨物經(jīng)過10s速提高4m所用的拉力是250N，
求：①畫出該同學所用滑輪組的繞線圖．
②這個工人做功的功率是多少？
③滑輪組的機械效率是多少？
④若要提起800N重物，工人至少要用多大的拉力？

Answer 1

已知：貨物重G=400N，時間t=10s，提高h=4m，所用的拉力是F=250N，第二次貨物重G′=800N
求：（2）工人做功的功率P=？；（3）滑輪組的機械效率η=？；（4）要提起800N重物，工人的拉力F′=？
解：（1）由一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組，又是站在地上往下拉，故可得知此滑輪組應有2段繩子在拉重物，故滑輪組的繞線圖如下：

（2）拉力移動距離：s=2h=2×4m=8m，
工人做功：W_總=Fs=250N×8m=2000J，
則工人做功的功率：
P===200W；
（3）提升重物做的有用功：
W_有用=Gh=400N×4m=1600J，
滑輪組的機械效率：
η=×100%=×100%=80%；
（4）不計繩重及摩擦，故有F=（G_動+G_物），
根據(jù)拉400N重物用的拉力為250N，則動滑輪重G_動=2F-G=2×250N-400N=100N，
則拉800N重物時，拉力F′=（G_動+G′）=×（100N+800N）=450N．
答：（1）滑輪組的繞線見上圖；
（2）工人做功的功率是200W；
（3）滑輪組的機械效率是80%；
（4）要提起800N重物，工人至少要用450N的拉力．
分析：（1）一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組，有兩種連接方式，本題中還有一個條件是：工人站在地上向下拉繩子，所以得出滑輪組的繞線方式；
（2）根據(jù)s=2h求出拉力移動距離，再根據(jù)公式W=Fs求出拉力做的總功，根據(jù)公式P=求出拉力的功率；
（3）知道貨物中和提升高度，根據(jù)公式W=Gh求出做的有用功，根據(jù)公式η=求出機械效率；
（4）先由拉400N重物用的拉力為250N，根據(jù)F=（G_動+G_物）算出動滑輪重．再根據(jù)此公式算出拉800N重物需多大拉力．
點評：本題是比較綜合性的滑輪組試題，有不少隱藏條件需要在題目中去挖掘，對學生的要求較高．本題的關鍵有二：一是兩種繞法n的確定，二是不計摩擦和繩重時，F(xiàn)=（G_物+G_輪）的熟練運用．