Question

學(xué)習(xí)了簡(jiǎn)單機(jī)械的有關(guān)知識(shí)后，小強(qiáng)同學(xué)自制了一種簡(jiǎn)易升降晾衣架（上面固定有五個(gè)衣服架），它由四個(gè)定滑輪和兩個(gè)動(dòng)滑輪組成，繩子的一段固定在天花板上，人用力拉繩子的自由端可以使晾衣架勻速上升，晾衣架在勻速上升過(guò)程中橫梁保持水平，如圖所示．將40N的衣物掛在晾衣架上，人拉繩的力為12.5N時(shí)，衣物勻速上升，忽略繩重及摩擦．求：
（1）求晾衣架的總重力；
（2）此時(shí)該裝置的機(jī)械效率；
（3）將60N的衣物掛在晾衣架上，求人所需要的拉力大�。�

Answer 1

分析：（1）由圖可知，動(dòng)滑輪上引出的承擔(dān)物重的繩子段數(shù)為4，知道物體的重力和人拉繩的拉力，設(shè)晾衣架橫梁（含動(dòng)滑輪）的總重G_架，可利用公式F=

1

4

（G_架+G）的公式變形計(jì)算出晾衣架橫梁（含動(dòng)滑輪）的總重力；
（2）知道繩子段數(shù)，則s=4h，所以可利用公式η=

W有用

W總

=

Gh

Fs

=

Gh

F×4h

=

G

4F

計(jì)算出滑輪組的機(jī)械效率．
（2）知道第二次提升物體的重力，可利用公式F=

1

4

（G_架+G_衣）計(jì)算拉力大�。�

解答：解：
（1）由圖可知，動(dòng)滑輪上引出的承擔(dān)物重的繩子段數(shù)為4，設(shè)晾衣架橫梁（含動(dòng)滑輪）的總重G_架，
由F=

1

4

（G_架+G）可得：
晾衣架橫梁（含動(dòng)滑輪）的總重力為：
G_架=4F-G=4×12.5N-40N=10N；
（2）∵η=

W有用

W總

=

Gh

Fs

=

Gh

F×4h

=

G

4F

，
∴該裝置的機(jī)械效率為：η=

G

4F

=

40N

4×12.5N

=80%．
（3）∵第二次提升物體的重力為：G_衣=60N，
∴此時(shí)的拉力為：F′=

1

4

（G_架+G_衣）=

1

4

×（10N+60N）=17.5N．
答：（1）求晾衣架的總重力為10N；
（2）此時(shí)該裝置的機(jī)械效率為80%；
（3）將60N的衣物掛在晾衣架上，求人所需要的拉力大小17.5N．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了機(jī)械效率、總功的計(jì)算，在滑輪組中，拉物體的力由幾根繩子承擔(dān)，則繩子自由端的力為拉物體的力的幾分之一，繩子移動(dòng)的距離是物體移動(dòng)的距離的幾倍．難點(diǎn)是判斷動(dòng)滑輪上繩子的段數(shù)，利用好推導(dǎo)公式F=

1

n

（G_架+G_衣）這是本題的關(guān)鍵．