Question

6．某同学利用如图所示的滑轮组进行实验，人用50N的力拉绕在滑轮组上的绳子的一端，10秒内绳子则移动了1.5m，重物移动了0.5m．

（1）在图中画出所用滑轮组的绕线情况，写出绳子段数的推导过程；
（2）人的拉力做功的功率是多少？
（3）已知该滑轮组的机械效率为80%，重物在水平方向上受到的阻力是多少？

Answer 1

分析 （1）先根据物体移动0.5m，绳子自由端移动1.5m，判断出绳子段数为3，再根据“奇动偶定”的原则画出绳子的绕法；
（2）根据公式P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$将绳子自由端的拉力、移动的距离、运动的时间代入即可求出人的拉力做功的功率；
（3）W_有用=F_拉h，W_总=Fs，根据公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$将有关数值代入求出物体所受的拉力，再根据二力平衡得出物体的阻力．

解答 解：（1）由题意可知，拉绳子时，承担动滑轮及重物的绳子股数：n=$\frac{1.5m}{0.5m}$=3，根据“奇动偶定”，绳子应从动滑轮挂钩上开始，如图所示：

（2）人的拉力F=50N，移动距离s=1.5m，时间t=10s，
人的拉力做功的功率为：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=$\frac{50N×1.5m}{10s}$=7.5W．
（3）重物移动了s_物=0.5m，机械效率η=80%，
由机械效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$得：W_有用=W_总•η=50N×1.5m×80%=60J，
故F_拉=$\frac{{W}_{有用}}{{s}_{物}}$=$\frac{60J}{0.5m}$=120N
由于物体做匀速直线运动，根据二力平衡可知f=F_拉=120N．
答：（1）如上图；
（2）人的拉力做功的功率是7.5W；
（3）重物在水平方向上受到的阻力是120N．

点评 遇到滑轮组绕线问题，先根据s=nh判断出绳子的段数n，再根据“奇动偶定”的绕线法则来绕制绳子；
用滑轮组拉动重物时，有用功为物体所受的拉力乘以物体移动的距离，总功为绳子自由端的拉力乘以自由端移动的距离；
记住滑轮组拉动重物时机械效率的计算公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$．