Question

如圖所示是小明同學(xué)測(cè)滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)裝置圖．他在5s內(nèi)做了2.4J的有用功使重物勻速上升了0.4m，不計(jì)繩重及摩擦．請(qǐng)你回答：
（1）小明所用的拉力是多少N？
（2）該滑輪組的機(jī)械效率是多少？
（3）根據(jù)題目所提供的相關(guān)信息，還可以求出其它一些物理量．請(qǐng)從中任選兩個(gè)并加以解答．

Answer 1

分析：首先根據(jù)動(dòng)滑輪由幾段承擔(dān)，來(lái)確定滑輪組的繩子段數(shù)，然后根據(jù)公式逐個(gè)計(jì)算．
（1）明確彈簧測(cè)力計(jì)的分度值，來(lái)讀出拉力的大小；
（2）知道重物上升的高度，根據(jù)公式s=nh求出拉力移動(dòng)的距離；根據(jù)公式W=Fs求出小明做的總功，再利用公式η=

W有用

W總

計(jì)算滑輪組機(jī)械效率．
（3）不考慮繩重及摩擦，知道有用功和重物上升的高度，還可利用公式G=

W

h

計(jì)算出物體的重力；
知道物體上升的高度和時(shí)間，根據(jù)公式v=

s

t

求出物體上升的速度；
知道拉力做的總功和時(shí)間，根據(jù)公式P=

W

t

求出拉力的功率．

解答：已知：時(shí)間t=5s，有用功W_有用=2.4J，物體上升的高度h=0.4m，繩子的股數(shù)n=3，
求：（1）拉力F=？；（2）該滑輪組的機(jī)械效率η=？；（3）物體的重力G=？；物體上升的速度v=？
解：（1）此彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.5N，拉力大小為F=2.5N；
（2）拉力移動(dòng)的距離s=3h=3×0.4m=1.2m，
拉力做的總功：W_總=Fs=2.5N×1.2m=3J，
該滑輪組的機(jī)械效率：
η=

W有用

W總

×100%=

2.4J

3J

×100%=80%；
（3）∵W_有用=Gh
∴物體的重力：
G=

W有用

h

=

2.4J

0.4m

=6N；
物體上升的速度：
v=

h

t

=

0.4m

5s

=0.08m/s；
拉力的功率：
P=

W總

t

=

3J

5s

=0.6W．
答：（1）拉力大小為2.5N；
（2）該滑輪組的機(jī)械效率為80%；
（3）物體的重力為6N；
物體上升的速度為0.08m/s；
拉力的功率為0.6W．

點(diǎn)評(píng)：本題所涉及到的公式特別多，要根據(jù)滑輪組確定繩子段數(shù)n，然后利用公式認(rèn)真計(jì)算，在計(jì)算過(guò)程中，要注意單公式變形問題．