(2012•昭通)站在地上的人,利用如图所示的滑轮组把重为G的物体匀速提高h.

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  • 解题思路:(1)滑轮组绳子的绕法有两种:一是绳子先系在定滑轮的固定挂钩上,然后再绕过下面的动滑轮再向上绕到定滑轮上,依次反复绕,这种绕法有偶数段绳子承担物重;二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上,然后再绕过上面的定滑轮再向下,依次反复绕,这种绕法有奇数段绳子承担物重.再按照题目要求--人站在地面上向下拉绳子去作图;

    (2)直接用手把物体匀速提高h,克服物体的重力做功,根据公式W=Gh求解;

    (3)在不计滑轮自重及摩擦的情况下,动滑轮由几股绳子承担,拉力就是滑轮组提升物重的几分之一.绳子移动的距离就是重物升高高度的几倍.此时拉力所做的功W=Fs;

    (4)比较不用机械所做的功和使用机械所做的功即可得出:使用机械可以省力,但不可以省功;

    (5)机械效率等于有用功和总功的比值,即η=

    W

    W

    =

    W

    W

    +

    W

    =

    Gh

    (G+

    G

    0

    )h

    =

    G

    G+

    G

    0

    ,由公式可以看出,机械效率的高低受两个因素:动滑轮重和物重的影响.

    (1)如图,此滑轮组可以有两种绕法,如图所示:

    第一图拉力方向向下,符合题目要求;第二图拉力方向向上,不符合题目要求.

    故绕制滑轮组如下图所示:

    (2)直接用手把物体匀速提高h,是克服物体的重力做功,这时人手对物体做的功W1=Gh;

    (3)此滑轮组有两股绳子承担物重和滑轮重,故绳端的拉力F=

    G+G0/2];此时绳子的自由端移动的距离s=2h,

    人手拉绳做的功W2=Fs=

    G+G0

    2×2h=(G+G0)h;

    (4)不用机械所做的功W1=Gh,拉力F=G;使用机械时拉力所做的功W2=Fs=(G+G0)h,拉力F=

    G+G0

    2.由此可以看出使用机械可以省力,但不可以省功;

    (5)该滑轮组的机械效率η=

    W1

    W2=[Gh

    (G+G0)h=

    G

    G+G0;

    减小动滑轮重,减小额外功,可以提高滑轮组的机械效率.(或增大物重,增大有用功来提高滑轮组的机械效率).

    故答案为:(1)答案见上图;(2)Gh;(3)

    G+G0/2];(G+G0)h;(4)功;(5)

    G

    G+G0;减小动滑轮重,减小额外功.

    点评:

    本题考点: 滑轮组的设计与组装;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算;滑轮(组)的机械效率.

    考点点评: 本题考查了使用滑轮组时的绕线方法和有用功、总功、机械效率的计算方法,以及分析提高机械效率的方法,由图得出绳子的股数n,利用好s=nh是本题的关键.