山東臨淄管仲紀(jì)念館內(nèi)有一口銅鐘,質(zhì)量為2t. 2013年4月,一男子鉆到鐘下玩耍,其他游客轉(zhuǎn)動(dòng)銅鐘導(dǎo)致懸掛鐘的繩索被扭斷,該男子被困于鐘內(nèi).聞?dòng)嵹s到的消防員們迅速組裝好滑輪組、站在地面一起向下拉繩將銅鐘吊起,該男子趁機(jī)從鐘下爬出脫困.(g取10N/kg)
問(wèn):

(l)消防員們站在地面一起向下拉繩將銅鐘吊起,請(qǐng)畫(huà)出最省力的繩子繞法.
(2)消防員們?cè)诶K子自由端共施加4000N的力,使銅鐘在1min內(nèi)勻速緩慢上升60cm,請(qǐng)計(jì)算繩子自由端拉力做功的功率.
(3)此過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率是多少?
(1)

(2)拉力的功率為240W;(3)滑輪組的效率為83.3%.
(1)欲找最省力的繞法,就需要找出承擔(dān)物重的繩子的股數(shù)越多越省力,但還有一個(gè)條件是人必須站在地面上拉繩子,故我們可以反著向后推,從人的拉力方向向下向后推,得出繞線如右圖所示。
(2)欲求功率,知道了拉力,由物體上升的距離可推出拉力移動(dòng)的距離,再由時(shí)間可求功率;
(3)由物重及其上升的高度可計(jì)算出有用功,再由拉力和拉力的方向上移動(dòng)的距離可求出總功,二者相比就是滑輪組的機(jī)械效率。
解:(1)承重繩子的有效股數(shù)越多越省力,滑輪組繞法如右圖所示.

(2)由圖示滑輪組可知,承重繩子的有效股數(shù)n=6,
繩子自由端移動(dòng)的距離s=nh=6×0.6m=3.6m,
拉力做的功W=Fs=4000N×3.6m=14400J,
拉力的功率P==240W;
(3)有用功W有用=Gh=mgh=2000kg×10N/kg×0.6m=12000J,
滑輪組的效率η=≈83.3%;
答:(1)滑輪組繞法如圖所示;(2)拉力的功率為240W;(3)滑輪組的效率為83.3%.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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如圖男孩打彈弓的情景,你能聯(lián)想到哪些物理知識(shí)?(至少寫(xiě)出兩條)

(1)                                 ;
(2)                                  

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