Question

小明用如圖所示的滑輪組將一個重為120N的物體勻速提升2m，所用的拉力為50N．（不計繩重和摩擦）
（1）求拉力所做的功；
（2）求滑輪組的機械效率；
（3）若仍用該滑輪組提升一個重為170N的物體，此時滑輪組的機械效率為多少？

Answer 1

分析：（1）已知拉力的大小和動滑輪上繩子的段數以及物體升高的高度，根據公式W=Gh可求拉力做的總功．
（2）已知物體的重力和物體升高的高度，根據公式W=Gh可求克服物體重力做的有用功，有用功和總功的比值就是滑輪組的機械效率．
（3）滑輪組不變，說明所做的額外功不變，額外功就是克服動滑輪重力做的功，根據公式W=Gh可求動滑輪的重力，根據機械效率推導公式η=

W有用

W總

=

Gh

(G動+G)h

=

G

G+G動

可求當物體重力變化時滑輪組的機械效率．

解答：解：（1）拉力所做的功W_總=FS=3Fh=3×50N×2m=300J．
答：拉力所做的功為300J．
（2）克服物體重力做的功W_有用=Gh=120N×2m=240J，
滑輪組的機械效率η=

W有用

W總

=

240J

300J

×100%=80%．
答：滑輪組的機械效率為80%．
（3）做的額外功W_額=W_總-W_有用=300J-240J=60J，
動滑輪重力G_動=

W額

h

=

60J

2m

=30N，
當該滑輪組提升一個重為170N的物體時，滑輪組的機械效率為η₁=

G1

G1+G動

=

170N

170N+30N

×100%=85%．
答：此時滑輪組的機械效率為85%．

點評：本題考查總功、有用功、機械效率的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，重點是知道動滑輪上繩子的段數，難點是機械效率變形公式的推導．