Question

15．一個(gè)滑輪將重3600N的貨物提高4米，如果額外功是9600J，滑輪組做的有用功是多少？總功是多少？機(jī)械效率是多少？滑輪組在哪些方面消耗了額外功？我們應(yīng)該如何提高機(jī)械的機(jī)械效率？能否使機(jī)械效率達(dá)到100%為什么？

Answer 1

分析 （1）知道貨物重、升高的高度，利用W=Gh求滑輪組做的有用功；
（2）總功等于有用功加上額外功；
（3）利用效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$求滑輪組的機(jī)械效率；
（4）使用滑輪組時(shí)，除了提升貨物做功，還要提升動(dòng)滑輪做功、要克服摩擦做功、要提升繩子做功；
（5）提高滑輪組的機(jī)械效率的方法：一是增大提升的貨物重，二是減輕動(dòng)滑輪重、加潤(rùn)滑油減小摩擦；
（6）使用滑輪組不得不做額外功，使得有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1．

解答 解：
（1）滑輪組做的有用功：
W_有用=Gh=3600N×4m=14400J，
（2）總功：
W_總=W_有用+W_額=14400J+9600J=24000J，
（3）滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{14400J}{24000J}$×100%=60%；
（4）使用滑輪組將貨物提高的同時(shí)，要提升動(dòng)滑輪做功、要克服摩擦做功、要提升繩子做功，所以使用滑輪組在提升動(dòng)滑輪、克服摩擦做功、提升繩子等方面消耗了額外功；
（5）我們可以從兩方面提高滑輪組的機(jī)械效率：一是增大提升的貨物重，二是減輕動(dòng)滑輪重、加潤(rùn)滑油減小摩擦；
（6）由于存在額外功，使得有用功總小于總功，所以機(jī)械效率不能達(dá)到100%．
答：（1）滑輪組做的有用功是14400J；
（2）總功是24000J；
（3）機(jī)械效率是60%；
（4）滑輪組在提升動(dòng)滑輪、克服摩擦做功、提升繩子等方面消耗了額外功；
（5）我們可以增大提升的貨物重、減輕動(dòng)滑輪重、加潤(rùn)滑油減小摩擦來提高機(jī)械的機(jī)械效率；
（6）因?yàn)榇嬖陬~外功，使得有用功總小于總功不能使機(jī)械效率達(dá)到100%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了使用滑輪組時(shí)有用功、總功、機(jī)械效率的計(jì)算，涉及到提高機(jī)械效率的方法，綜合性強(qiáng)，要求靈活應(yīng)用相關(guān)公式，有難度！