Question

7．如图（1）所示，用弹簧测力计拉着绳子利用滑轮组将重3N的物体匀速提升2m．
（1）求图（1）中弹簧测力计对绳的拉力所做的功；
（2）求图（1）中滑轮组的机械效率；
（3）请在答题卷的图（2）中画出比图（1）更省力的绕线．如不计绳重和摩擦图2方法的机械效率等于图1的机械效率．（选填“大于”、“小于”或“等于”）

Answer 1

分析 （1）由图1知道承担物重的绳子股数n=2，则拉力端移动的距离s=2h，由图读出拉力大小（注意分度值为0.2N），利用W_总=Fs求拉力做功；
（2）知道物体重，利用W_有用=Gh求做的有用功，再利用效率公式求其机械效率；
（3）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，绕过下面的动滑轮，再绕过上面的定滑轮；二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过定滑轮，然后再绕过动滑轮．最省力的属于第二种；
不计绳重和摩擦，使用滑轮组时做的额外等于提升动滑轮做的功，比较使用两图滑轮组做的额外功的大小得出机械效率的大小关系．

解答 解：
（1）由图1知道，n=2，则拉力端移动的距离s=2h=2×2m=4m，
由图读出拉力F=2.4N，
拉力做功：
W_总=Fs=2.4N×4m=9.6J；
（2）做的有用功：
W_有用=Gh=3N×2m=6J，
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{6J}{9.6J}$×100%=62.5%；
（3）要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多，所以要从动滑轮绕起，如图所示：

不计绳重和摩擦，使用滑轮组时做的额外等于提升动滑轮做的功，使用两图的滑轮组，动滑轮相同，做的额外功相同，提升相同的重物做的有用功相同、总功相同，所以两图的机械效率相同．
故答案为：（1）图1中弹簧测力计对绳的拉力所做的功为2.4J；
（2）图1中滑轮组的机械效率为62.5%；
（3）比图1更省力的绕线如图所示；等于．

点评 本题考查了使用滑轮组有用功、总功、机械效率的计算和滑轮组的组装．滑轮组的组装有两种方法，从定滑轮绕起或从动滑轮绕起．从动滑轮开始绕，承担物重的绳子段数多．