站在地上的人,利用如图所示的滑轮组把重为G的物体匀速提高h.
(1)根据题目要求在图中用笔画线绕制滑轮组.
(2)设想不用滑轮组,直接用手把物体匀速提高h,这时人手对物体做的功W1=______(写出表达式).
(3)若用滑轮组提升此重物,且动滑轮重为G0(绳重及摩擦不计),这时绳端的拉力F=______,人手拉绳做的功W2=______(写出表达式).
(4)此实验说明使用滑轮组可以省力,但不能省______.
(5)该滑轮组的机械效率η=______;(写出表达式)提高此滑轮组机械效率的一种方法为:______.
解:(1)如图,此滑轮组可以有两种绕法,如图所示:
第一图拉力方向向下,符合题目要求;第二图拉力方向向上,不符合题目要求.
故绕制滑轮组如下图所示:
(2)直接用手把物体匀速提高h,是克服物体的重力做功,这时人手对物体做的功W1=Gh;
(3)此滑轮组有两股绳子承担物重和滑轮重,故绳端的拉力F=;此时绳子的自由端移动的距离s=2h,
人手拉绳做的功W2=Fs=×2h=(G+G0)h;
(4)不用机械所做的功W1=Gh,拉力F=G;使用机械时拉力所做的功W2=Fs=(G+G0)h,拉力F=.由此可以看出使用机械可以省力,但不可以省功;
(5)该滑轮组的机械效率η===;
减小动滑轮重,减小额外功,可以提高滑轮组的机械效率.(或增大物重,增大有用功来提高滑轮组的机械效率).
故答案为:(1)答案见上图;(2)Gh;(3);(G+G0)h;(4)功;(5);减小动滑轮重,减小额外功.
(1)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,然后再绕过下面的动滑轮再向上绕到定滑轮上,依次反复绕,这种绕法有偶数段绳子承担物重;二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上,然后再绕过上面的定滑轮再向下,依次反复绕,这种绕法有奇数段绳子承担物重.再按照题目要求--人站在地面上向下拉绳子去作图;
(2)直接用手把物体匀速提高h,克服物体的重力做功,根据公式W=Gh求解;
(3)在不计滑轮自重及摩擦的情况下,动滑轮由几股绳子承担,拉力就是滑轮组提升物重的几分之一.绳子移动的距离就是重物升高高度的几倍.此时拉力所做的功W=Fs;
(4)比较不用机械所做的功和使用机械所做的功即可得出:使用机械可以省力,但不可以省功;
(5)机械效率等于有用功和总功的比值,即η====,由公式可以看出,机械效率的高低受两个因素:动滑轮重和物重的影响.
点评:本题考查了使用滑轮组时的绕线方法和有用功、总功、机械效率的计算方法,以及分析提高机械效率的方法,由图得出绳子的股数n,利用好s=nh是本题的关键.
物理解题技巧分享:晶体熔解:吸热升温倒熔点,熔解过程温不变。熔点温度物状态,固态液态或共存。