解题思路:分析滑轮组,承担物重的绳子股数n=3,则s=3h.
(1)知道货物升高的高度,利用s=3h求绳子自由端移动的距离,利用速度公式求工人拉绳子的速度;
(2)不计绳重和摩擦,利用F=[1/3](G物+G轮)求拉力大小,(1)中求出了绳子自由端移动的距离,利用W=Fs求工人所做的功;再利用W=Gh求出有用功,利用效率公式求滑轮组的机械效率;
(3)用该装置提起1200N的货物,不计绳重和摩擦,再利用F=[1/3](G物+G轮)求拉力,知道货物上升高度,利用s=3h求出绳子自由端移动的距离,利用W=Fs求工人所做的功.
(1)绳子自由端移动的距离:
s=3h=3×3m=9m,
工人拉绳子的速度:
v=[s/t]=[9m/10s]=0.9m/s;
(2)∵不计绳重和摩擦,
∴F=[1/3](G物+G轮)=[1/3]×(900N+300N)=400N,
工人所做的功:
W总=Fs=400N×9m=3600J;
工人所做的有用功:
W有用=Gh=900N×3m=2700J,
滑轮组的机械效率:
η=
W有用
W总×100%=[2700J/3600J]×100%=75%;
(3)用该装置提起1200N的货物,
F′=[1/3](G′物+G轮)=[1/3]×(1200N+300N)=500N,
工人所做的功:
W′总=F′s=500N×9m=4500J.
答:(1)工人拉绳子的速度为0.9m/s;
(2)工人所用的拉力为400N;工人所做的功为3600J;滑轮组的机械效率75%;
(3)若用该装置提起1200N的货物,那么货物上升3m,工人所做的功是4500J.
点评:
本题考点: 滑轮与功的综合题;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: 本题考查了学生对有用功、总功、机械效率的了解与掌握,利用好不计绳重和摩擦,拉力和物重的关系F=[1/n](G物+G轮)是本题的关键.