Question

13．小然同學(xué)用如圖所示的滑輪組勻速提升重120N的口袋，拉繩的力為80N．在10s內(nèi)將口袋提升了1m．（不計(jì)摩擦）
（1）利用這些數(shù)據(jù)，根據(jù)所學(xué)物理公式，寫出可求的物理量．（至少寫出3個(gè)）
（2）小然為了探究提高滑輪組的效率η的途徑，他用同一個(gè)滑輪組提升重240N的口袋（不計(jì)摩擦）．此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為多少？
（3）根據(jù)前后兩次提物，小然初步可以得出結(jié)論：用同一滑輪組提升不同重物時(shí)，物體越重，機(jī)械效率越越高．

Answer 1

分析 （1）已知口袋重和提升的高度，利用W=Gh求有用功，又知道做功時(shí)間，利用功率公式求有用功功率；知道拉力大小，求出拉力移動(dòng)的距離，利用W=Fs求總功；根據(jù)效率公式求滑輪組的機(jī)械效率；
（2）由滑輪組公式求出動(dòng)滑輪的重力，然后應(yīng)用效率公式求出滑輪組效率．
（3）比較兩次滑輪組的效率，然后得出結(jié)論．

解答 解：（1）由圖示滑輪組可知，承重繩子的股數(shù)：n=2．
①繩自由端拉下的距離：s=2h=2×1m=2m；
②有用功：W_有用=Gh=120N×1m=120J；
③有用功功率：
P_有用=$\frac{{W}_{有用}}{t}$=$\frac{120J}{10s}$=12W，
④總功：W_總=Fs=80N×2m=160J；
⑤滑輪組的機(jī)械效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{120J}{160J}$×100%=75%；
（2）由F=$\frac{{G}_{重物}+{G}_{動(dòng)滑輪}}{n}$可知，
動(dòng)滑輪的重力：G_{動(dòng)滑輪}=nF-G_重物=2×80N-120N=40N，
滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{有用}+{W}_{額外}}$×100%=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{動(dòng)滑輪}h}$×100%=$\frac{G}{G+{G}_{動(dòng)滑輪}}$×100%=$\frac{240N}{240N+40N}$×100%≈85.7%；
答：（1）計(jì)算出的與此題相關(guān)的物理量為：①繩自由端拉下的距離為2m；②有用功為120J；③有用功功率為12W；④總功為160J；⑤滑輪組的機(jī)械效率是75%；
（2）他用同一個(gè)滑輪組提升重240N的口袋（不計(jì)摩擦），此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為85.7%；
（3）根據(jù)前后兩次提物可知：用同一滑輪組提升不同重物時(shí)，物體越重，機(jī)械效率越越高．

點(diǎn)評(píng) 第一問為答案開放型題，主要考查重力、有用功、總功、機(jī)械效率的計(jì)算，雖知識(shí)點(diǎn)多，但屬于基礎(chǔ)內(nèi)容；
第二問要知道提高滑輪組效率的方法：一是減小額外功（如減小摩擦等），二是增大提升的物體重．