Question

學習了簡單機械的有關知識后，小強同學自制了一種簡易升降晾衣架（上面固定有五個衣服架），它由四個定滑輪和兩個動滑輪組成，繩子的一段固定在天花板上，人用力拉繩子的自由端可以使晾衣架勻速上升，晾衣架在勻速上升過程中橫梁保持水平，如圖所示．將40N的衣物掛在晾衣架上，人拉繩的力為12.5N時，衣物勻速上升，忽略繩重及摩擦．求：
（1）求晾衣架的總重力；
（2）此時該裝置的機械效率；
（3）將60N的衣物掛在晾衣架上，求人所需要的拉力大�。�

Answer 1

分析：（1）由圖可知，動滑輪上引出的承擔物重的繩子段數為4，知道物體的重力和人拉繩的拉力，設晾衣架橫梁（含動滑輪）的總重G_架，可利用公式F=

1

4

（G_架+G）的公式變形計算出晾衣架橫梁（含動滑輪）的總重力；
（2）知道繩子段數，則s=4h，所以可利用公式η=

W有用

W總

=

Gh

Fs

=

Gh

F×4h

=

G

4F

計算出滑輪組的機械效率．
（2）知道第二次提升物體的重力，可利用公式F=

1

4

（G_架+G_衣）計算拉力大�。�

解答：解：
（1）由圖可知，動滑輪上引出的承擔物重的繩子段數為4，設晾衣架橫梁（含動滑輪）的總重G_架，
由F=

1

4

（G_架+G）可得：
晾衣架橫梁（含動滑輪）的總重力為：
G_架=4F-G=4×12.5N-40N=10N；
（2）∵η=

W有用

W總

=

Gh

Fs

=

Gh

F×4h

=

G

4F

，
∴該裝置的機械效率為：η=

G

4F

=

40N

4×12.5N

=80%．
（3）∵第二次提升物體的重力為：G_衣=60N，
∴此時的拉力為：F′=

1

4

（G_架+G_衣）=

1

4

×（10N+60N）=17.5N．
答：（1）求晾衣架的總重力為10N；
（2）此時該裝置的機械效率為80%；
（3）將60N的衣物掛在晾衣架上，求人所需要的拉力大小17.5N．

點評：本題考查了機械效率、總功的計算，在滑輪組中，拉物體的力由幾根繩子承擔，則繩子自由端的力為拉物體的力的幾分之一，繩子移動的距離是物體移動的距離的幾倍．難點是判斷動滑輪上繩子的段數，利用好推導公式F=

1

n

（G_架+G_衣）這是本題的關鍵．