Question

【題目】如圖是現(xiàn)代家庭使用的升降衣架的結(jié)構(gòu)示意圖，它可以很方便晾起洗好的衣服，其實(shí)就是通過(guò)一些簡(jiǎn)單機(jī)械的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能的．已知晾衣架上所掛一幅質(zhì)量為4kg，動(dòng)滑輪、桿和晾衣架總質(zhì)量為1kg．小燕同學(xué)用力F拉動(dòng)繩子自由端，在5s時(shí)間內(nèi)使衣服勻速上移0.5m（g=10N/kg，不計(jì)繩重和摩擦）求：
（1）繩子自由端拉力F的大小；
（2）拉力所做的功W；
（3）拉力的功率P；
（4）整個(gè)過(guò)程中機(jī)械效率η．

Answer 1

【答案】
（1）由圖知，使用滑輪組承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=4，所承受的總重力：

G總=m總g=（4kg+1kg）×10N/kg=50N，

不計(jì)繩重和摩擦，拉力：

F= G總= ×50N=12.5N

答：繩子自由端拉力F的大小為12.5N；

（2）拉力端移動(dòng)的距離s=4h=4×0.5m=2m，

拉力做功：

W總=Fs=12.5N×2m=25J

答：拉力所做的功為25J；

（3）拉力做功功率：P= = =5W

答：拉力的功率為5W；

（4）有用功：W有用=G衣h=m衣gh=4kg×10N/kg×0.5m=20J，

整個(gè)過(guò)程中機(jī)械效率：

η= = ×100%=80%．

答：整個(gè)過(guò)程中機(jī)械效率為80%．

【解析】（1）先利用G=mg求出衣服、動(dòng)滑輪、桿和晾衣架的總重力，出由圖知，使用滑輪組承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=4，不計(jì)繩重和摩擦，拉力F= G；（2）利用s=4h求拉力端移動(dòng)的距離，再利用W=Fs求拉力做功；（3）利用P= 求拉力做功功率；（4）對(duì)衣服做的功為有用功，利用W有用=Gh計(jì)算，再利用效率公式求整個(gè)過(guò)程中機(jī)械效率．
【考點(diǎn)精析】認(rèn)真審題，首先需要了解滑輪組繩子拉力的計(jì)算(1、根據(jù)題意確定重物和動(dòng)滑輪的重力由幾段繩承擔(dān)，用n 表示．2、確定重物的上升距離，和拉力F 的繩端的移動(dòng)距離；重物的上升距離為:h則拉力F 的繩端的移動(dòng)距離就是：nh；3、看是否計(jì)動(dòng)滑輪的重力．（繩重與摩擦一般情況都不計(jì)）當(dāng)不計(jì)動(dòng)滑輪重力時(shí)，拉力F = (1/n)G物 ；當(dāng)計(jì)動(dòng)滑輪重力時(shí)，拉力F = (1/n)（G物 + G輪）)，還要掌握功的計(jì)算(功的計(jì)算公式：W = F S；F 表示力，單位：牛( N ) ． S 表示距離，單位：米（m）W表示功， 功的單位就是牛· 米 ． 叫作焦耳．即：1 J = 1N·m)的相關(guān)知識(shí)才是答題的關(guān)鍵．