(2009•相城区一模)如图所示,一正方体物体放在水平地面上,一个人站在地上利用滑轮组将重物匀速提到楼上,每个滑轮重为2

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  • 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

    +

    G

    n

    ,据此公式变形求出物体的重力G

    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

    h

    FS

    =

    G

    h

    Fnh

    =

    G

    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,其中n为与动滑轮相连的绳子段数,V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=nF-G=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=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.