Question

一輛汽車開進(jìn)了泥潭中，司機(jī)取來滑輪組欲將汽車從泥潭中拉出來，如圖所示．
①請你按最省力的方式，幫他在示意圖上畫出滑輪組的繞線．
②若司機(jī)用750N的拉力在5s內(nèi)將車水平拉動了0.5m，那么司機(jī)所做的功是多少？司機(jī)做功的功率是多少？
③若使用滑輪組的機(jī)械效率為80%，則汽車受到的摩擦力為多少？

Answer 1

分析：（1）要想使滑輪組最省力，那么就要使滑輪組承擔(dān)汽車?yán)�力的繩子的段數(shù)最多．再根據(jù)滑輪組的省力情況由連接動滑輪的繩子的段數(shù)決定，最終確定繞繩的方法．
（2）由圖知，n=4，故車被拉動了0.5m，則拉力F移動的距離為2m；利用功的公式W=FS計算拉力做功，然后利用功率的公式求拉力做功功率．
（3）知道滑輪組的機(jī)械效率，利用效率公式求摩擦力做功（有用功），再利用W=fs求摩擦力大小．

解答：解：
①如圖，左側(cè)為動滑輪，右側(cè)為定滑輪，從定滑輪開始繞繩，再繞回到動滑輪，最終由四段（最多）繩子承擔(dān)拉汽車的力，這就是最省力的繩子的繞法．
②由圖知，n=4，車被拉動了0.5m，則拉力F移動的距離為2m，
拉力所做的功：
W_總=FS=750N×2m=1500J，
拉力所做的功功率：
P=

W總

t

=

1500J

5s

=300W．
③∵η=

W有用

W總

，
∴W_有用=η×W_總=80%×1500J=1200J，
∵W_有用=fs，
∴f=

W有用

s

=

1200J

0.5m

=2400N．
答：①如圖所示；
②司機(jī)所做的功是1500J；司機(jī)做功的功率是300W；
③汽車受到的摩擦力為2400N．

點評：使用滑輪組沿水平方向拉物體時，若物體移動s，承擔(dān)汽車與水平面間的摩擦力的繩的股數(shù)是n股，則繩自由端移動的距離s′=ns，動力作用的繩端移動的速度是物體移動速度的n倍．