在高考備考階段滑輪組的機(jī)械效率習(xí)題，很多朋友都覺得滑輪架機(jī)械效率這道題太難了，容易套錯(cuò)公式。 為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題？ 如何解決？ 在回答那些問(wèn)題之前，老師帶你復(fù)習(xí)一下2016年廣州化學(xué)高考第29題——
(2016, 成都) 如圖1所示，水平面上的物體通過(guò)滑輪架裝置進(jìn)行勻速驅(qū)動(dòng)。 已知物體在水平面上所受的滑動(dòng)摩擦力是重力的0.1倍，勻速行駛物體的距離為1m。 當(dāng)物體質(zhì)量為2kg時(shí)，滑輪架的機(jī)械效率為50%，與繩索重量及繩索與滑輪間的摩擦力無(wú)關(guān)。 求：
(1)物體質(zhì)量為2kg時(shí)，在水平面上遇到的滑動(dòng)摩擦力；
(2) 動(dòng)滑輪的重力；
(3)質(zhì)量為10kg的物體以0.1m/s的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力的大小。
雖然這道題不難，而且在回答問(wèn)題（2）的時(shí)候，很多朋友會(huì)出現(xiàn)亂寫公式的情況，比如：
錯(cuò)解1：=50%，其中，=20N，解=38N；
錯(cuò)誤解2：=50%，其中，=20N，解=20N。
使用以上兩種錯(cuò)誤解法的根本原因是朋友們不了解小車架機(jī)械效率中有用功的深刻含義，總是認(rèn)為不對(duì)或死記硬背。 接下來(lái)，老師將分析有用功和總功的深刻含義，將原來(lái)的公式擴(kuò)充和更新為通用公式，從而提高小車架機(jī)械效率的解題效率。
1. 了解機(jī)械效率
工作效率是指工作產(chǎn)出與投入的比率。 因此滑輪組的機(jī)械效率習(xí)題，對(duì)于恒速提重物的問(wèn)題，如圖2所示，當(dāng)我們以恒速徒手提重物時(shí)，人提供的拉力全部用于提重物. 此時(shí)工作產(chǎn)出與投入之比等于1，即效率為100%。
分析可以看出，用手提重物的方法雖然可以達(dá)到100%的工作效率，但是并不能節(jié)省人工，改變?nèi)说呐Ψ较颉?因此，有必要使用動(dòng)滑輪和定滑輪來(lái)實(shí)現(xiàn)這一概念，為工作帶來(lái)方便。
如圖3-1所示，在提升重物的過(guò)程中，通過(guò)使用滑輪架來(lái)實(shí)現(xiàn)省力和改變受力方向的目的。 整個(gè)裝置如圖3-2所示。 使用本裝置吊重物時(shí)，人的拉力必須克服動(dòng)滑輪的自重和掛在動(dòng)滑輪上的繩索的拉力FT才能做功。 這是使用滑輪架工作時(shí)輸入的總功，也就是總功。 分析可知，滑輪架整個(gè)裝置工作時(shí)，只能克服掛在動(dòng)滑輪上的繩索的張力FT做功（圖3-3）。 繩索對(duì)滑輪的向上拉力FT做功，對(duì)應(yīng)圖3-4。 同時(shí)動(dòng)滑輪升起，即做額外功。
二、案例分析
【實(shí)例1】如圖4所示，中型拖拉機(jī)通過(guò)滑輪架以勻速打撈深井中的物體。 已知該物體重1.2×103N，密度為1.6×103kg/m3。 測(cè)得物體出水后拖拉機(jī)作用在繩索上的拉力為500N。 如果不考慮摩擦力、繩重和水阻力，g為10N/kg，問(wèn)：
(1) 物體浸入水底時(shí)受到的壓力是多少？
(2) 動(dòng)滑輪上的重力是多少？
(3) 物體漏出海前滑車的機(jī)械效率是多少？
解法：（1）從和得到：
當(dāng)物體浸入水底時(shí)，V排=V物體=0.075m3，由F浮=G排=得到：
F浮子==1×103kg/m3×10N/kg×0.075m3=750N
(2)物體出水后，n=3，然后，then=3×500N-1200N=300N
(3)若物體浸入水底，由n=3知，扣除摩擦力和繩索自重，得：=60%。
【點(diǎn)評(píng)】該方案采用上面提取的通用公式表達(dá)機(jī)械效率，然后分析受力，將FT和的大小代入多項(xiàng)式求解，避免了死記硬背的公式帶來(lái)的估計(jì)誤差。
【錯(cuò)題解析】在東海縣新水晶市場(chǎng)施工現(xiàn)場(chǎng)，工人們使用圖5所示的滑輪架，以0.2m/s的勻速帶動(dòng)重3000N的物體A沿水平方向運(yùn)動(dòng)。 若水平拉力為250N，滑輪架的機(jī)械效率為80%。
求：
(1)物體所受的摩擦力f；
(2)拉力F所做的功；
(3)機(jī)器在10s內(nèi)完成的有用功。
解： (1) 水平勻速驅(qū)動(dòng)，則f=FT，由n=3可知：3F=FT=f，則f=3×250N=750N
(2) 由題中n=3，則，
然后從，得到：
(3), 其中,
代入得到：
您的解決方案是否與上述相同？ 如果相同，那你就錯(cuò)了。
錯(cuò)誤是在問(wèn)題（1）的摩擦力f的求解中，力的關(guān)系3F=FT=f不成立，導(dǎo)致f的求解有誤。 由于本題分析過(guò)程中不能忽略繩重、滑輪重量和摩擦力的影響，所以滑輪架的效率為80%，而不是題干的100%。 如果3F=FT=f的關(guān)系成立，則效率=100%，這是錯(cuò)誤的。 正確的解決方法如下：
解： (1) 從n=3，知道： ，則=80%
解法為： ，則，水平勻速驅(qū)動(dòng)，則f=FT=600N
(2) 從題中，n=3，則
從和到：
(3), 其中
代入得到：
【注】在用滑輪架水平勻速驅(qū)動(dòng)重物的問(wèn)題中，求解機(jī)械效率的準(zhǔn)確性也影響力的求解。
朋友們，你現(xiàn)在能不能用廣義公式，分析一下直接拉動(dòng)重物的繩索的張力，正確解出物體勻速運(yùn)動(dòng)在以下三種情況下的機(jī)械效率（如圖6）？ ？ 試一試 -
聽了這篇文章，你了解小車架的機(jī)械效率了嗎？ 所以趕快用所學(xué)的知識(shí)解決文章開頭的高考問(wèn)題吧}！