Question

如图所示的定滑轮和动滑轮．被拉起的钩码总重2牛，作用在绳子自由端的实际拉力为0.8牛，绳子自由端移动的距离为0.3米，钩码升高的距离为0.1米．
（1）在图中画出实验时滑轮组上绳的绕法，并用箭头标出拉力F的方向；
通过计算求出以下物理量：
（2）拉力对滑轮组做的总功
（3）滑轮组做的有用功．
（4）该滑轮组的机械效率．

Answer

（1）物体被提高的高度为h，绳子末端移动的距离为S，则S=nh，求出绳子段数n后，按“奇动偶定”的原则绕线；
（2）滑轮组绳子末端拉力做的功称为总功，用W总=FS计算；
（3）滑轮组克服被提升钩码做的功称为有用功，用W有用=Gh计算；
（4）机械效率等于有用功和总功的比值，用η=×100%求出．
【解析】
（1）绳子的自由端移动0.3m时，钩码升高0.1m，因此有3段绳子承担物重，即从动滑轮上固定绳子，并且拉力的方向向上．如图所示：

（2）作用在绳子自由端的实际拉力为0.8N，绳子自由端移动的距离为0.3m，
则总功：W总=FS=0.8N×0.3m=0.24J；
（3）被拉起的钩码重2N，钩码升高的距离为0.1m，
∴有用功为W有用=Gh=2N×0.1m=0.2J
（4）η=×100%=×100%≈83.3%．
答：（1）如图所示；
（2）对滑轮组做的总功是0.24J．
（3）滑轮组做的有用功是0.2J．
（4）滑轮组的机械效率为83.3%．