题文

在某工地上，工人师傅用滑轮组起吊重为600N的物体，他站在地面上用200N、的力往下拉绳，使物体匀速上升3m，滑轮组工作时的效率为75%． （1）求滑轮组提升重物所做的有用功和该工人的拉力所做的总功； （2）求该滑轮组中吊起动滑轮的绳子股数n，并画出这个滑轮组的示意图．

题型：问答题  难度：中档

答案

（1）人做的有用功： W有=Gh=600N×3m=1800J， ∵η= W有 W总 ， ∴人做的总功： W总= W有 η = 1800J 75% =2400J； （2）设有n段绳子承担，则： η= W有 W总 = Gh Fs = 600N×h 200N×s =75%， 解得：s=4h， ∴n=4； 由题意知，人要站在地上往下拉，即要改变力的方向，因此需要两个动滑轮、两个动滑轮；先从定滑轮的挂钩开始，然后依次绕线，如图所示： 答：（1）滑轮组提升重物所做的有用功为1800J，该工人的拉力所做的总功为2400J； （2）该滑轮组中吊起动滑轮的绳子股数n为4，滑轮组的示意图如图所示．

据专家权威分析，试题“在某工地上，工人师傅用滑轮组起吊重为600N的物体，他站在地面上..”主要考查你对  功的计算，滑轮组的设计与组装  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

功的计算滑轮组的设计与组装

考点名称：功的计算

• 功的计算公式：
  功（W）等于力（F）跟物体在力的方向上通过的距离（s）的乘积。（功=力×距离），W=FS。
  
  单位：
  国际单位制中，力的单位是N，距离的单位是m，功的单位是N·m，它有一个专用名称叫做焦耳，简称焦，用符号J表示，1J=1N·m。

• 在利用该公式进行计算时的注意点：
  (1)力与物体移动的距离在方向上必须一致；
  
  (2)力与物体移动的距离必须对应于同一物体；
  
  (3)力与物体移动的距离必须对应于同一段时间。
  

考点名称：滑轮组的设计与组装

• 组装滑轮组的要领：
  1、确定“n”。根据题意确定由多少段绳子承担动滑轮重力和物体重力。
  
  2、确定动滑轮个数。
  （1）、当n为偶数时，动滑轮的个数是：
  （2）、当n为奇数时，动滑轮的个数是：
  
  3、确定定滑轮的个数。口诀：“一动配一定，偶数减一定，变向加一定。”
  （1）在不改变施力的方向时，以动滑轮个数为基数，按“一动配一定，偶数减一定”来确定定滑轮的个数。即：一个动滑轮配一个定滑轮；但当n为偶数时，定滑轮的个数等于“动滑轮的个数减一个”。
  （2）在需要改变施力的方向时，仍以动滑轮的个数为基数，按“变向加一定”的方法确定定滑轮的个数。即：在“一动配一定，偶数减一定”的基数上，再加上一个定滑轮。
  
  4、组装滑轮组。口诀：“奇动偶定”。确定好了动滑轮和定滑轮的个数后，再确定绳子的起始点。
  （1）当n为奇数时，绳子的起始点从动滑轮开始，经定滑轮依次按画螺旋线的方法绕线。
  （2）当n为偶数时，绳子的起始点从定滑轮开始，经动滑轮依次按画螺旋线的方法绕线。

• 滑轮组的绕线问题：
      一般来说，在给滑轮组绕线时，首先要确定承担物重的绳子股数n，然后根据“奇动偶定，由内向外”的原则绕绳。“奇、偶”是指承担物重的绳子股数，“动、定” 是指动滑轮和定滑轮。即如果n是奇数，则绳子起始端在动滑轮的小钩上开始绕起；如果n是偶数，则绳子起始端从定滑轮的小钩上开始绕起。需要注意的是：在绕线时，所画的线要直，并且要与两个滑轮外侧相切；在一般情况下，要在最后一股 (最外层)绳子的末端用箭头标出拉力的方向。在中考中此类问题包括以下几种类型：
  (1)已知滑轮组的省力情况
  (2)未知滑轮组的省力情况
  (3)根据特定要求绕线确定滑轮组绕线时要注意一些特殊的要求，比如 “最省力”、“人要站在地面上”、“向上拉”等，还要符合一定的物理情景。
  例1完成图示滑轮组的绕线。
  
  解析：根据绕线规律“奇动偶定”n=3或n=5为奇数，(1)(2)(4)绳子的起点在动滑轮上，n=4为偶数，所以(3)绳子的起点在定滑轮上。
  答案：如图
  

  组装滑轮组的方法：
      要正确组装滑轮组，首先要根据题意算出承担物重的绳子的股数n，然后再根据“奇动偶定”的原则组装滑轮组，即当n为奇数时，绳子的起始端系在动滑轮上，当n为偶数时，绳子的起始端系在定滑轮上。
  例一条绳子最多能承受1000N的拉力。请设计一个滑轮组，用这条绳子吊起3300N的重物，画出滑轮组安装示意图。