Question

王力同学用如图所示的滑轮组匀速提升重120N的口袋，拉绳的力为80N．在10s内将口袋提升了1m．（不计摩擦）
（1）根据这些数据，可求出哪些物理量．（至少写出五个）
（2）王力为了探究提高滑轮组的效率 的途径，他用同一个滑轮组提升重240N的口袋（不计摩擦）．实验前，他猜想：滑轮组的机械效率与物重有关．请你说明他是如何探究的呢？结论又如何？

Answer 1

解：
（1）由图知，n=2．
①绳自由端拉下的距离：s=2h=2×1m=2m；
②有用功：W_有用=Gh=120N×1m=120J；
③有用功功率：
P_有用===12W，
④总功：W_总=Fs=80N×2m=160J；
⑤滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=75%；
（2）探究方法：用同一个滑轮组，增大提升的口袋重，同弹簧测力计测量出拉力F′，利用效率公式求出此时的机械效率η′，分析实验数据得出结论：使用同一滑轮组，当提升物重增大时，滑轮组的机械效率将增大．
答：（1）计算出的与此题相关的5个物理量为：①绳自由端拉下的距离为2m；②有用功为120J；③有用功功率为12W；④总功为160J；⑤滑轮组的机械效率是75%；
（2）用同一个滑轮组，增大提升的口袋重，同弹簧测力计测量出拉力F′，利用效率公式求出此时的机械效率η′；使用同一滑轮组，当提升物重增大时，滑轮组的机械效率将增大．
分析：（1）已知口袋重和提升的高度，利用W=Gh求有用功，又知道做功时间，利用功率公式求有用功功率；知道拉力大小，求出拉力移动的距离，利用W=Fs求总功；根据效率公式求滑轮组的机械效率；
（2）用同一个滑轮组，增大提升的口袋重，同弹簧测力计测出拉力大小，利用效率公式求出此时的机械效率，得出结论．
点评：第一问为答案开放型题，主要考查重力、有用功、总功、机械效率的计算，虽知识点多，但属于基础内容；
第二问要知道提高滑轮组效率的方法：一是减小额外功（如减小摩擦等），二是增大提升的物体重．