解题思路:(1)与滑轮组中的动滑轮相连的绳子有几段,绳子自由端的拉力就是物重和滑轮组总重的几分之一,绳子段数越大,越省力.
(2)①在不计绳重和摩擦,考虑动滑轮重力的情况下,作用在绳子自由端的拉力F=
G
物
+
G
动
n
,据此公式变形求出物体的重力G物;
②滑轮组中,绳子自由端移动的距离S与物体升高的高度h的关系是S=nh,根据滑轮组机械效率的计算公式η=
G
物
h
FS
=
G
物
h
Fnh
=
G
物
Fn
计算出该滑轮组的机械效率;
③人拉绳的功率P=[FS/t]=[Fnh/t]=FnV物,其中n为与动滑轮相连的绳子段数,V物为物体上升的速度.
(3)根据机械效益定义,机械产生的对外作用力(P)跟外界施于机械的力(F)之比来计算机械效益的大小.
(1)图中滑轮组由两个动滑轮和一个定滑轮组成,有两种绕线方法,承担重物的绳子的根数越多越省力;一种是由两根绳子承担重物,一种是由三根绳子承担重物,要想最省力,应选用三根绳子承担的绕法,即从动滑轮开始缠绕,如下图所示.
(2)①根据省力公式F=
G物+G动
n,所以滑轮组提起的重物的重力大小为:
G物=nF-G动=3×375N-225N=900N
②根据滑轮组的机械效率计算公式η=
G物
Fn×100%计算出该滑轮组机械效率的大小
η=
G物
Fn×100%=[900N/375N×3]×100%=80%
③若重物上升的速度是0.2m/s,人拉绳的功率
P=FnV物=375N×3×0.2m/=225W
答:滑轮组的机械效率是80%,若重物上升的速度是0.2m/s,人拉绳的功率是225W.
(3)由滑轮组机械效益(A)的概念,该滑轮组机械效益为
A=[P/F]=[900N/375N]=2.4
答:机械效益为2.4.
点评:
本题考点: 滑轮组的设计与组装;滑轮(组)的机械效率;功率的计算.
考点点评: 本题学生容易在第(2)问上出错,没有求出重物的重力,误把滑轮重力当做物体的重力进行计算;在计算拉力的功率时,误把重物升高的速度和绳子移动的速度混为一谈.这都是在解题中需要特别注意的地方.