用如图所示的滑轮组吊起一个重为150N的重物,绳端需用的拉力是60N,若物体上升的高度为50cm.
(1)画出滑轮组的绕法.
(2)此时滑轮组的机械效率是多少?
(3)若用该滑轮组吊起300N的重物时,所用的拉力应该是多大?(不计绳重和摩擦)
解:
(1)由题知,用滑轮组吊起一个重为150N的重物,绳端需用的拉力为60N,承担物重股数n至少等于3,图中,有两个定滑轮、一个动滑轮,可以从动滑轮上面挂钩开始绕,如下图所示:
(2)使用滑轮组做的有用功:
W有=Gh=150N×0.5m=75J,
s=3h=3×0.5m=1.5m,
W总=Fs=60N×1.5m=90J,
滑轮组的机械效率:
η=×100%=×100%≈83.3%;
(3)由(1)知,n=3,
∵不计绳重和摩擦,
∴F=(G物+G动),
即:60N=(150N+G动)
解得动滑轮的重力:
G动=30N,
吊起300N的重物时,拉力:
F′=(G物′+G动)=(300N+30N)=110N.
答:(1)滑轮组的绕法如图所示;
(2)此时滑轮组的机械效率是83.3%;
(3)若用该滑轮组吊起300N的重物时,所用的拉力应该是110N.
(1)两个定滑轮、一个动滑轮,绕线时可以从动滑轮上面挂钩开始绕(n=3);
(2)已知重物的重力和被提升的高度,根据公式W有用=Gh求使用滑轮组做的有用功;确定了n=3,求出拉力端移动的距离s=nh,知道拉力大小,W总=Fs求总功,有用功与总功的比值就是滑轮组的机械效率;
(3)知道物重和拉力,不计绳重和摩擦,利用F=(G物+G动)求动滑轮重;再利用该公式求吊起300N的重物时,所用的拉力.
点评:本题考查了滑轮组的绕法、使用滑轮组拉力的计算、机械效率的计算,利用好不计绳重和摩擦时F=(G物+G动)是本题的关键.
物理学习经验分享:极端法,有意扩大变量差异,扩大变化可使问题更加明显,易辩加深对问题的讨论。例如:测量中的误差。