Question

如圖是小明的鄰居孫爺爺用水桶從井中打水的示意圖，他用125N的力拉繩，把水勻速提到井口．試求在此過程中：
（1）繩對桶的拉力；
（2）孫爺爺所做的功；
（3）孫爺爺做功的效率．

Answer 1

解：（1）以水桶為研究對象，根據二力平衡條件得：F'_拉-（G_水+G_桶）=0
所以：F'_拉=（G_水+G_桶）=100N+20N=120N；
答：繩對桶的拉力為120N；
（2）根據功的定義得：W=F?s
所以：W_拉=F_拉?s=F_拉?h=125N×4m=500J；
答：孫爺爺所做的功為500J；
（3）由題意得：W_有用=G_水?h=100N×4m=400J
所以：η===80%
答：孫爺爺做功的效率為80%．
分析：（1）從圖中可以看出，滑輪為定滑輪，拉力等于水和桶的總重；
（2）根據公式W=FS可求孫爺爺所做的功；
（3）對水做的功為有用功，對水和桶做的功為總功，根據公式W=Gh可求有用功，有用功和總功的比值就是孫爺爺做功的效率．
點評：本題考查拉力、做功和機械效率的計算，關鍵是明白定滑輪工作的特點，難點是對物體的受力分析．