Question

【題目】在一次施工中，體重為600N的搬運(yùn)工人用如圖所示的滑輪組在10s內(nèi)將一個(gè)重150N的物體勻速提升4m，所用的拉力為60N，不計(jì)繩重及摩擦．求：
（1）工人用滑輪組提升重物時(shí)的機(jī)械效率；
（2）工人做功的功率；
（3）在另一次施工中，需要提起重為600N，體積是8dm3的正方體物塊．如果工人用的拉力為150N，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明工人是否能將重物提起？這時(shí)物塊對(duì)地面的壓強(qiáng)是多大？

Answer 1

【答案】
（1）解：由圖知，n=3，拉力端移動(dòng)的距離s=3h=3×4m=12m，

拉力做的有用功W有用=G1h=150N×4m=600J，

拉力做的總功W總=F1s=60N×12m=720J，

滑輪組的機(jī)械效率：

η= = ×100%≈83.3%；

（2）解：工人做功的功率：

P= = =72W；

（3）解：不計(jì)繩重及摩擦，拉力F1= （G1+G輪），則動(dòng)滑輪重力：

G輪=3F1﹣G1=3×60N﹣150N=30N，

提起重為G′=600N物體時(shí)，拉力F2= （G2+G輪）= （600N+30N）=210N，

因?yàn)楣と擞玫睦�力�?50N，所以工人不能將重物提起；

當(dāng)工人拉力F=150N時(shí)，F(xiàn)= （F拉+G輪），則滑輪組對(duì)物體的拉力：

F拉=3F﹣G輪=3×150N﹣30N=420N，

此時(shí)物體對(duì)地面的壓力：

F壓=G﹣F拉=600N﹣420N=180N，

正方體物塊的體積V=8dm3，則物塊的邊長(zhǎng)為2dm=0.2m，

物塊的底面積，即受力面積S=0.2m×0.2m=0.04m2，

物塊對(duì)地面的壓強(qiáng)：

p= = =4500Pa．

【解析】（1）由圖知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=3，拉力端移動(dòng)的距離s=3h，利用W=Gh求拉力做的有用功，利用W=Fs求拉力做的總功，利用效率公式求滑輪組的機(jī)械效率；（2）知道時(shí)間，利用P= 求工人做功的功率；（3）不計(jì)繩重及摩擦，拉力F= （G+G輪），據(jù)此求動(dòng)滑輪重力；提起重為600N物體時(shí)，利用拉力F= （G+G輪）求拉力，和實(shí)際拉力比較判斷工人能否將重物提起； 當(dāng)工人拉力為150N時(shí)，利用F= （F拉+G輪）求滑輪組對(duì)物體的拉力，物體對(duì)地面的壓力等于重力減去拉力，求出受力面積，利用壓強(qiáng)公式求物塊對(duì)地面的壓強(qiáng)．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解壓強(qiáng)的大小及其計(jì)算的相關(guān)知識(shí)，掌握壓強(qiáng)的計(jì)算公式及單位：公式：p =F/s ,p表示壓強(qiáng)，F(xiàn)表示壓力，S表示受力面積壓力的單位是 N，面積的單位是 m2, 壓強(qiáng)的單位是 N/m2,叫做帕斯卡，記作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡單位很小，一粒平放的西瓜子對(duì)水平面的壓強(qiáng)大約為20Pa），以及對(duì)滑輪（組）的機(jī)械效率的理解，了解關(guān)于滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算：W有用 = G·h；W總 = F·s； s = n·h （1）η=W有用 / W總 （2)η= W有用 / W總 = Gh/Fs = Gh/nFh = G/(nF)．