Question

如图所示，小刚用300 N的拉力，使500 N的重物匀速上升1m．
（1）求该装置的机械效率．
（2）小明想用小于300 N的力，仍要站在地面上，在不增加动滑轮的情况下，匀速拉起同样的重物．请你替小明设计出滑轮组的装置图，并画在虚线框内．（绳重及摩擦不计）

Answer 1

解：（1）由图可知，n=2，
∵h=1m，
∴s=2h=2×1m=2m；
W_有=Gh=500N×1m=500J；
W_总=Fs=300N×2m=600J，
滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%≈83.3%．
（2）如图，增加一个定滑轮，从动定滑轮上面的挂钩开始，绕过上面的定滑轮，再绕过下面的动滑轮，这样反复绕成．
答：（1）求该装置的机械效率为83.3%；
（2）绕法见右图．
分析：（1）由滑轮组的结构可知承担物重的绳子股数n=2，重物被提升h，则拉力端移动的距离s=2h，知道物重G和升高的高度h求出有用功；知道拉力大小和拉力端移动的距离，求出总功W_总=Fs，根据机械效率的公式求滑轮组的机械效率；
（2）仍要站在地面上，即用力的方向不变，不增加动滑轮，可以增加一个定滑轮，从动定滑轮上面的挂钩开始，绕过上面的定滑轮，再绕过下面的动滑轮，这样反复绕成．
点评：本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、机械效率的计算方法，由图得出n的值，利用好s=nh是本题的关键．滑轮组的绕法：如n为奇数，则绳子是系在动滑轮的固定挂钩上开始绕（更省力）；如n为偶数，则绳子是系在定滑轮的固定挂钩上开始绕（省力又改变用力方向）．