如图所示,工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组,把重为500N的箱子匀速提升5m,动滑轮的重为80N,不计绳重和摩擦.

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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.

    (2)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.

    (3)直接根据W=Gh即可求出有用功;

    (4)不计绳重及摩擦的情况下,利用机械效率公式计算.

    (1)对由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组,可绕线的方法有两股和三股两种,两种方法都达到了省力的目的,但拉力的方向不同,有三股绕线的方法拉力方向向上;有两股绕线的方法拉力方向向下,根据题意工人站在地面上可知拉力方向向下,是有两股绕线的这种方法.滑轮组绕线如图所示:

    (2)由图可知:在不计绳重及摩擦的情况下,动滑轮和重物由两股绳子承担,拉力就是滑轮组提升物体和动滑轮总重的二分之一.则:

    人对绳子的拉力F=[1/2](G+G)=[1/2](500N+80N)=290N

    (3)在不计绳重及摩擦的情况下,提升过程的有用功W=Gh=500N×5m=2500J;

    (4)机械效率η=

    W有

    W总×100%=[Gh/Fs]×100%=[500N×5m/290N×10m]×100%≈86.2%.

    答:(2)在向上提升箱子的过程中,人对绳子的拉力为290N.

    (3)在向上提升箱子的过程中,人做的有用功是2500J.

    (4)滑轮组的机械效率为86.2%.

    点评:

    本题考点: 滑轮组的设计与组装;滑轮(组)的机械效率.

    考点点评: 此题主要考查滑轮组承担物重绳子股数,滑轮组的绕线方法不同,拉力的方向不同,达到省力程度也不同,绳子股数越多越省力.在不计绳重及摩擦的情况下,产生额外功的是克服定滑轮的重力而做的功.