Question

小強在測滑輪組的機械效率時，記錄了如下的實驗數(shù)據(jù)：（不計繩重和摩擦）

滑輪組組成	鉤碼重G/N	鉤碼升高的高度h/m	動滑輪重G/N	繩子自由端移動的距離s/m
一個定滑輪 一個動滑輪	2	0.1	0.5	0.2

（1）請幫助小強在圖中畫出該滑輪組的繞線方式．       
（2）根據(jù)上表的數(shù)據(jù)可以計算出此滑輪組的額外功和機械效率各為多少？
（3）當動滑輪重為多少N時，使用該滑輪組提起2N重的鉤碼剛好不省力？

Answer 1

分析：（1）根據(jù)鉤碼上升的高度與繩子自由端移動的距離關系判斷繩子的有效股數(shù)，然后確定滑輪組的繞法．
（2）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，應用功的計算公式求出有用功與總功，總功與有用功之差是額外功，由效率公式可以求出滑輪組的效率．
（3）當拉力等于鉤碼重力時，滑輪組不省力，根據(jù)滑輪組拉力公式求出滑輪組的重力．

解答：解：（1）由表中實驗數(shù)據(jù)可知，繩端移動距離s是物體上升高度h的2倍，
則滑輪組承重繩子的有效股數(shù)n=2，滑輪組從定滑輪繞起，如圖所示．
（2）W_有用=Gh=2N×0.1m=0.2J，額外功為：W_額=G_動h=0.5N×0.1m=0.05J
則W_總=W_有用+W_額=0.2J+0.05J=0.25J，
η=

W有用

W總

×100%=

0.2J

0.25J

×100%=80%；
（3）滑輪組承重繩子的有效股數(shù)n=2，
當F=G_物時，滑輪組不省力，繩子自由端的拉力：
F=

1

n

（G_物+G_動）=

1

2

（G_物+G_動）=G_物，
則G_動滑輪=G_物，=2N，即當動滑輪重力與物體重力相等時，剛好不省力．
故答案為：（1）滑輪組繞法如圖所示；
（2）額外功是0.05J，滑輪組的機械效率是80%．
（3）當動滑輪重為2N時，使用該滑輪組提起2N重的鉤碼剛好不省力．

點評：此題主要考查了滑輪組的組裝、求滑輪組機械效率、滑輪組的省力情況等問題，熟練掌握基礎知識，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)認真計算即可正確解題．