Question

滑輪是我們日常生活和生產中經常使用的簡單機械，使用滑輪能給我們帶來許多好處．
（1）請分析如圖（a）所示的實驗，說明圖中滑輪的特點

 

；
（2）小明按如圖（b）所示的滑輪組實驗時，用F=5N的拉力在3s內將重為12N的物體勻速提高了10cm．求：
滑輪組的機械效率為多少？拉力F的功率是多少？

Answer 1

分析：（1）圖a中，先測出了兩個鉤碼總重，然后測量了利用動滑輪提起兩個鉤碼用的力，從而得出動滑輪的特點；
（2）由圖b可以看出，承擔物重的繩子股數n=3，則拉力F移動的距離s=3h；克服物體的重力所做的功是有用功，利用W=Gh計算；拉力F與拉力移動距離的乘積為總功；有用功與總功的比值是機械效率；總功與時間的比值等于功率．

解答：解：（1）由圖a中，滑輪為動滑輪，其特點可以省一半的力；
（2）拉力F所做的有用功：
W_有=Gh=12N×0.1m=1.2J；
（2）拉力F移動的距離：
s=3h=3×0.1m=0.3m；
拉力F所做的總功：
W_總=Fs=5N×0.3m=1.5J；
滑輪組的機械效率：
η=

W有

W總

×100%=

1.2J

1.5J

×100%=80%；
拉力F做功的功率：
P=

W總

t

=

1.5J

3s

=0.5W；
答：（1）滑輪的特點：可以省一半力；
（2）滑輪組的機械效率是80%，拉力F做功的功率是0.5W．

點評：本題考查的知識點多，用到的公式多，難點是求拉力所做的總功．由滑輪組的特點（n=3）知道：繩子自由端移動的距離與物體上升高度之間的關系是s=3h，據此求出拉力方向上移動的距離，這是本題的突破口．