Question

小明的爸爸利用图1所示的滑轮组，将重为600N的物体从地面提升到12m高处．拉力的功率为75W，绳子自由端匀速移动的速度为0.3m/s（忽略摩擦及绳重）．求：
（1）所用时间和拉力大小．
（2）滑轮组的机械效率．
（3）小明设想用另一种方法（如图2所示），将同样的物体匀速提升到相同高度．两种方法相比，小明的方法有什么特点 （答出一点即可）．

Answer 1

解：（1）绳子段数为n=3，则绳子自由端移动的距离为3×12m=36m，
所用时间t===120s，
拉力的大小F===250N，
答：（1）所用时间为120s，拉力大小为250N．
（2）缠绕在动滑轮上绳子段数为n=3，
机械效率η=×100%===×100%=80%；
答：滑轮组的机械效率为80%．
（3）小明利用了定滑轮改变了力的方向，在地面上提升物体更方便．
分析：（1）根据缠绕在动滑轮绳子的段数，求出绳子自由端移动的距离，再利用速度公式变形即可求出所用时间；再根据拉力的功率为75W，绳子自由端匀速移动的速度为0.3m/s，利用P=Fv变形即可求出所用拉力大小．
（2）根据缠绕在动滑轮上绳子段数为n=3，则绳子自由端移动的距离为s=3h，W_有用=Gh．
W_总=Fs=F?3h，将G=600N，F=250N代入η=×100%即可求出滑轮组的机械效率．
（3）根据将同样的物体匀速提升到相同高度，从改变力的方向和方便快捷的角度去分析此题．
点评：此题涉及到滑轮组绳子拉力的计算和滑轮组的机械效率，难度不大，明确缠绕在动滑轮绳子的段数是解答此题的关键．