Question

18．滑輪組在豎直向上的拉力F=50N作用下，將重為115N的物體勻速提起1米，在10s時間內繩子自由端移動的距離為s=3m．圖甲是滑輪組工作時的拉力F與繩自由端移動距離s的關系圖．
（1）圖甲中陰影部分的面積表示的物理量是拉力做的功；
（2）將115N的物體勻速提起1米，拉力做了多少功？（列式計算出該物理量）
（3）在相應位置用筆畫線組裝滑輪組；
（4）計算滑輪組提升該重物時的機械效率，并請分析影響滑輪組機械效率的因素有哪些？

Answer 1

分析 （1）根據橫縱坐標表示的單位和數值以及其數值變化關系確定該物理量；
（2）已知F=50N，s=3m，利用W=Fs可求得拉力做了多少功；
（3）根據物體勻速提起1米，繩子自由端移動的距離為s=3m，可確定繩子段數，然后可畫圖；
（4）根據機械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$計算滑輪組的機械效率．根據影響有用功、額外功的因素進行分析：所以被提升的物體重力、動滑輪的重力及繩重、摩擦力等都可影響滑輪組的機械效率．

解答 解：
（1）縱坐標表示拉力的大小，橫坐標表示繩子自由端移動距離 s，所以陰影部分的面積表示拉力所做的功；
（2）拉力做的功：W=Fs=50N×3m=150J；
（3）根據物體勻速提起1米，繩子自由端移動的距離為s=3m，可知有3段繩子承擔，如圖所示：

（4）滑輪組的機械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{115N×1m}{50N×3m}$×100%≈76.7%．
被提升的物體重力會影響有用功，繩子的重力、動滑輪的重力及摩擦力會影響額外功，所以它們都會影響滑輪組的機械效率．
答：（1）拉力做的功；
（2）拉力做了150J的功；
（3）見上圖；
（4）滑輪組提升該重物時的機械效率為76.7%；影響滑輪組機械效率的因素有：被提升的物體的重力、動滑輪本身重力、繩子與滑輪間的摩擦力．

點評 本題考查了功、機械效率公式的靈活運用，能夠正確識圖和辨別滑輪組承擔總重的繩子的段數是解題的關鍵．