Question

如图是小明的邻居孙爷爷用水桶从井中打水的示意图，他用125N的力拉绳，把水匀速提到井口．试求在此过程中：
（1）绳对桶的拉力；
（2）孙爷爷所做的功；
（3）孙爷爷做功的效率．

Answer 1

【答案】分析：（1）从图中可以看出，滑轮为定滑轮，拉力等于水和桶的总重；
（2）根据公式W=FS可求孙爷爷所做的功；
（3）对水做的功为有用功，对水和桶做的功为总功，根据公式W=Gh可求有用功，有用功和总功的比值就是孙爷爷做功的效率．
解答：解：（1）以水桶为研究对象，根据二力平衡条件得：F'_拉-（G_水+G_桶）=0
所以：F'_拉=（G_水+G_桶）=100N+20N=120N；
答：绳对桶的拉力为120N；
（2）根据功的定义得：W=F?s
所以：W_拉=F_拉?s=F_拉?h=125N×4m=500J；
答：孙爷爷所做的功为500J；
（3）由题意得：W_有用=G_水?h=100N×4m=400J
所以：η===80%
答：孙爷爷做功的效率为80%．
点评：本题考查拉力、做功和机械效率的计算，关键是明白定滑轮工作的特点，难点是对物体的受力分析．