Question

如圖所示，物體重為240N，現在拉力為100N的作用下勻速上升了2m． （不計繩重和摩擦）
（1）求它的機械效率和動滑輪重力．
（2）請用同樣的滑輪組換用另一種繞法，仍然來提升這個重物并使它勻速上升，求此時它的機械效率．
（3）換用另一種繞法后，如果在它的下面掛上重為540N的重物，此時所需要的拉力為多少N？
（4）通過學習可知：滑輪組的機械效率隨

 

的增加而增大，
通過以上（1）（2）計算還可發現：滑輪組的機械效率與

 

無關．

Answer 1

分析：（1）重物由n段繩子承擔，s=nh，判斷繩子的段數，看有幾根繩子和動滑輪相連．
（2）W_有=Gh，W_總=Fs，W_額外=W_總-W_有，η=

W有

W總

．根據物重、拉力、升高的距離能完成機械效率和動滑輪的計算．
（3）改變繩子的繞法，重新根據上面的思路，重新計算機械效率．看看在相同條件下，改變繞法，機械效率是否改變．
（4）當物重變為540N時，根據F=

1

2

（G+G_動）計算拉力的大小．
（5）滑輪組的機械效率跟提起的物重，動滑輪的重、繩子的重、摩擦有關．

解答：解：（1）W_有=Gh=240N×2m=480J，
∵重物有3段繩子承擔，s=3h=3×2m=6m，
∴W_總=Fs=100N×6m=600J，
∴W_額外=W_總-W_有=600J-480J=120J，
∵不計繩重和摩擦，額外功只是對動滑輪做的功，當物體升高2m，動滑輪也升高了2m．
∴W_額外=G_動h   120J=G_動×2m∴G動=60N，
∴η=

W有

W總

=

480J

600J

=80%．
（2）改變滑輪組的繞法，如右圖，
∵重物有2段繩子承擔，s=2h=2×2m=4m，F₁=

1

2

（G+G_動）=

1

2

（240N+60N）=150N．
∴W_總=F₁s=150N×4m=600J，
∴η=

W有

W總

=

480J

600J

=80%，
∴同樣的滑輪組換用另一種繞法，仍然來提升這個重物并使它勻速上升，機械效率不變．
（3）如右圖的繞法，提起540N的物體，
∵重物有2段繩子承擔，
∴F₂=

1

2

（G₂+G_動）=

1

2

（540N+60N）=300N．
（4）滑輪組的機械效率隨物重的增加而增大，
滑輪組的機械效率與繞法無關．
故答案為：（1）80%；60N．（2）80%．（3）300N．（4）物重；繞法．

點評：（1）能判斷繩子的段數．
（2）利用W_有=Gh、W_總=Fs、η=

W有

W總

進行有關計算．
（3）滑輪組的機械效率跟提起的物重，動滑輪的重、繩子的重、摩擦有關．跟物體升高的距離，繩子的繞法沒關．