Question

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．
（1）根据题目要求在图中用笔画线绕制滑轮组．
（2）设想不用滑轮组，直接用手把物体匀速提高h，这时人手对物体做的功W₁=______（写出表达式）．
（3）若用滑轮组提升此重物，且动滑轮重为G（绳重及摩擦不计），这时绳端的拉力F=______，人手拉绳做的功W₂=______（写出表达式）．
（4）此实验说明使用滑轮组可以省力，但不能省______．
（5）该滑轮组的机械效率η=______；（写出表达式）提高此滑轮组机械效率的一种方法为：______．

Answer 1

【答案】分析：（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====，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．
解答：解：（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=；此时绳子的自由端移动的距离s=2h，
人手拉绳做的功W₂=Fs=×2h=（G+G）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+G）h，拉力F=．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===；
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+G）h；（4）功；（5）；减小动滑轮重，减小额外功．
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．