Question

20．用如圖所示的滑輪組勻速拉動(dòng)一質(zhì)量為120kg，邊長(zhǎng)為10cm正方體物塊，已知重物與地面的摩擦力為其重力的0.1倍，若此時(shí)滑輪組機(jī)械效率為80%．
（1）物體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)是多少？
（2）繩子自由端的拉力為多大？
（3）如果想用更小的力拉重物，請(qǐng)你提出一條可行性的建議．

Answer 1

分析 （1）已知物體的質(zhì)量可求得其重力，此時(shí)物體對(duì)水平地面的壓力等于其重力，再利用壓強(qiáng)公式求解；
（2）首先根據(jù)重力與摩擦力的關(guān)系求出摩擦力的大小，然后確定繞在動(dòng)滑輪上的繩子的段數(shù)，再根據(jù)此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率利用公式變形即可求出拉繩子的力F．
（3）可以從省力的角度或減小繩子與滑輪之間的摩擦的角度去分析．

解答 解：
（1）物體對(duì)水平地面的壓力：F=G=mg=120kg×10N/kg=1200N，
（2）正方體物塊的底面積：S=10cm×10cm=100cm²=1×10^-2m²，
物體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1200N}{1×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=1.2×10⁵Pa；
由題知，物體與地面之間的摩擦力：f=0.1G=0.1×1200N=120N；
由圖可知n=3，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{fs}{F×3s}$=$\frac{f}{3F}$可得，繩子自由端的拉力：
F=$\frac{f}{3η}$=$\frac{120N}{3×80%}$=50N．
（3）如果想用更小的力拉重物，將墻上滑輪和重物上的滑輪交換位置或在重物下面放圓木棒變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦．
答：（1）物體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)是1.2×10⁵Pa；
（2）繩子自由端的拉力為50N；
（3）將墻上滑輪和重物上的滑輪交換位置或在重物下面放圓木棒變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于這類(lèi)滑輪組的應(yīng)用題，主要是弄清哪邊的是動(dòng)滑輪，然后數(shù)清經(jīng)過(guò)動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)，結(jié)合物理公式進(jìn)行求解．