Question

小睿利用機械效率為80％的滑輪組提升重為400N的貨物，如圖所示，
若小睿10秒內對貨物做800J的有用功．求：
(1)貨物被提升的高度．
(2)繩子自由端拉力F的大小．
(3)為了提高滑輪組的機械效率，你認為有幾種不同的方法？請寫出兩種．

Answer 1

分析：由圖可知，承擔物重的繩子股數n=3，
（1）知道貨物重大小和對貨物做的有用功，利用W_有用=Gh求貨物升高的高度h；
（2）知道滑輪組的機械效率和有用功，利用效率公式求總功，再利用W_總=Fs=F×3h求拉力F；
（3）提高滑輪組機械效率的方法有兩種情況：一是減輕動滑輪質量、加潤滑油減小摩擦，這些方法可以減少額外功，提高機械效率；二是增加提升物體的重，在額外功不變的情況下，增大有用功，從而提高機械效率．
解答：解：（1）∵W_有用=Gh，即：800J=400N×h，∴貨物被提升的高度：h=2m；
（2）∵η=，∴W_總==1000J，∵W_總=Fs=F×3h，
即：1000J=F×3×2m，∴F≈166.7N；
（3）提高滑輪組機械效率的方法：一是減輕動滑輪質量、加潤滑油減小摩擦，這些方法可以減少額外功，提高機械效率；二是增加提升物體的重，在額外功不變的情況下，增大有用功，從而提高機械效率．
答：（1）貨物被提升的高度為2m；（2）繩子自由端拉力F的大小為166.7N；
（3）一是減輕動滑輪質量、加潤滑油減小摩擦，二是增加提升物體的重．
點評：增大重物的重力和減小摩擦力或減小動滑輪的重力都是增大機械效率的方法．