Question

【題目】如圖所示，重物A是體積為10dm3 ， 密度為7.9×103 kg/m3的實(shí)心金屬塊，完全浸沒在水中．現(xiàn)緩慢將重物A提升2m，所用拉力為400N，重物始終未提出水面．不計(jì)摩擦，g取10N/kg．求：
（1）物體受到的浮力；
（2）動(dòng)滑輪重；【要求：畫出受力分析圖】
（3）該滑輪的機(jī)械效率．

Answer 1

【答案】
（1）解：由阿基米德原理得物體A受到的浮力：F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1×103kg/m3×10×10﹣3m3×10N/kg=100N；
（2）解：動(dòng)滑輪受到4個(gè)力的作用，豎直向上的兩個(gè)拉力F、浮力、動(dòng)滑輪的重力、物體A對(duì)動(dòng)滑輪向下的拉力（拉力等于A的重力）；力的示意圖如圖：

；

A的重力為：GA=mAg=ρ物gV=7.9×103kg/m3×10N/kg×10﹣2m3=790N；

則力的大小關(guān)系為：2F+F浮=GA+G動(dòng)，帶入數(shù)據(jù)得：2×400N+100N=790N+G動(dòng)，解得G動(dòng)=110N；

（3）解：若實(shí)際所用拉力為400N，物體A上升2m，則

有用功：W有=（G﹣F浮）h=（790N﹣100N）×2m=1380J；

總功：W總=F′s=400N×4m=1600J；

此時(shí)動(dòng)滑輪的效率：η= ×100%= ×100%=86.25%．

【解析】（1）根據(jù)阿基米德原理求出物體受到的浮力；（2）對(duì)動(dòng)滑輪受力分析，根據(jù)合力的大小求出動(dòng)滑輪的重力；（3）實(shí)際所用拉力為400N，求出有用功和總功，利用η= 求出滑輪組的機(jī)械效率．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解滑輪組繩子拉力的計(jì)算的相關(guān)知識(shí)，掌握1、根據(jù)題意確定重物和動(dòng)滑輪的重力由幾段繩承擔(dān)，用n 表示．2、確定重物的上升距離，和拉力F 的繩端的移動(dòng)距離；重物的上升距離為:h則拉力F 的繩端的移動(dòng)距離就是：nh；3、看是否計(jì)動(dòng)滑輪的重力．（繩重與摩擦一般情況都不計(jì)）當(dāng)不計(jì)動(dòng)滑輪重力時(shí)，拉力F = (1/n)G物 ；當(dāng)計(jì)動(dòng)滑輪重力時(shí)，拉力F = (1/n)（G物 + G輪），以及對(duì)阿基米德原理的理解，了解阿基米德原理：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力．這個(gè)規(guī)律叫做阿基米德原理，即 F浮= G排 =ρ液gv排．