Question

如图所示，物体重为240N，现在拉力为100N的作用下匀速上升了2m． （不计绳重和摩擦）
（1）求它的机械效率和动滑轮重力．
（2）请用同样的滑轮组换用另一种绕法，仍然来提升这个重物并使它匀速上升，求此时它的机械效率．
（3）换用另一种绕法后，如果在它的下面挂上重为540N的重物，此时所需要的拉力为多少N？
（4）通过学习可知：滑轮组的机械效率随______的增加而增大，
通过以上（1）（2）计算还可发现：滑轮组的机械效率与______无关．

Answer 1

解：（1）W_有=Gh=240N×2m=480J，
∵重物有3段绳子承担，s=3h=3×2m=6m，
∴W_总=Fs=100N×6m=600J，
∴W_额外=W_总-W_有=600J-480J=120J，
∵不计绳重和摩擦，额外功只是对动滑轮做的功，当物体升高2m，动滑轮也升高了2m．
∴W_额外=G_动h 120J=G_动×2m∴G动=60N，
∴η==．
（2）改变滑轮组的绕法，如右图，
∵重物有2段绳子承担，s=2h=2×2m=4m，F₁=（G+G_动）=（240N+60N）=150N．
∴W_总=F₁s=150N×4m=600J，
∴η==，
∴同样的滑轮组换用另一种绕法，仍然来提升这个重物并使它匀速上升，机械效率不变．
（3）如右图的绕法，提起540N的物体，
∵重物有2段绳子承担，
∴F₂=（G₂+G_动）=（540N+60N）=300N．
（4）滑轮组的机械效率随物重的增加而增大，
滑轮组的机械效率与绕法无关．
故答案为：（1）80%；60N．（2）80%．（3）300N．（4）物重；绕法．
分析：（1）重物由n段绳子承担，s=nh，判断绳子的段数，看有几根绳子和动滑轮相连．
（2）W_有=Gh，W_总=Fs，W_额外=W_总-W_有，η=．根据物重、拉力、升高的距离能完成机械效率和动滑轮的计算．
（3）改变绳子的绕法，重新根据上面的思路，重新计算机械效率．看看在相同条件下，改变绕法，机械效率是否改变．
（4）当物重变为540N时，根据F=（G+G_动）计算拉力的大小．
（5）滑轮组的机械效率跟提起的物重，动滑轮的重、绳子的重、摩擦有关．
点评：（1）能判断绳子的段数．
（2）利用W_有=Gh、W_总=Fs、η=进行有关计算．
（3）滑轮组的机械效率跟提起的物重，动滑轮的重、绳子的重、摩擦有关．跟物体升高的距离，绳子的绕法没关．