Question

王奶奶家住六樓，腿腳不好，上下樓不方便，社區(qū)的“助老愛心”小組幫她想了一個好辦法：用一根輕質(zhì)長繩（繩重），一個滑輪、一個籃筐上下吊物品．籃筐重6N，滑輪重2N，每層樓高3m（摩擦不計）
問：（1）“助老愛心”小組幫王奶奶把一個6.4斤重的西瓜放在籃筐里，王奶奶用此裝置（如圖所示）將西瓜提到六樓做功多少焦耳？（1斤=0.5kg，g=10N/kg）
（2）此裝置的機(jī)械效率多大？
（3）有哪些方法可以幫助王奶奶提高機(jī)械效率？

Answer 1

解：
（1）西瓜上升的高度：h=3m×5=15m，
拉力端移動的距離：
s=2h=2×15m=30m，
西瓜質(zhì)量：m=6.4斤=3.2kg，
西瓜重力：
G_瓜=mg=3.2kg×10N/kg=32N，
∵不計繩重和摩擦，
∴F=（G_瓜+G_筐+G_輪）=（32N+6N+2N）=20N，
拉力做功：
W_總=Fs=20N×30m=600J；
（2）對西瓜做的有用功：
W_有用=Gh=32N×15m=480J，
此裝置的機(jī)械效率：
η=×100%=×100%=80%；
（3）提高機(jī)械效率的方法：①增大每次提升的物體重，②減小籃筐、動滑輪的重力．
答：（1）用此裝置將西瓜提到六樓做功600焦耳；
（2）此裝置的機(jī)械效率80%；
（3）①增大每次提升的物體重；②減小籃筐、動滑輪的重力．
分析：（1）知道每層樓高，可求西瓜上升的高度，圖中使用的是動滑輪，利用s=2h求拉力端移動的距離；不計繩重和摩擦，利用F=（G_瓜+G_筐+G_輪）求拉力大小，再利用W=Fs求拉力做功；
（2）求出西瓜重，利用W=Gh求對西瓜做的有用功，再利用效率公式求此裝置的機(jī)械效率；
（3）可以從增大提升物重、減小額外功等方面分析．
點(diǎn)評：本題考查了學(xué)生對功的公式、機(jī)械效率公式的掌握和運(yùn)用，區(qū)分有用功、額外功是本題的關(guān)鍵（對西瓜做的功是有用功、對籃筐和動滑輪做的功是額外功）．