典题13:如图所示,弹簧秤重力不计,动滑轮效率75%,在拉力 F作用下,物体 A 以 5cm/s 的速度在水平面上作匀速直线运动,此时弹簧秤的读数为3 N,求:
(1)物体A 受到的摩擦力f和拉力F的大小。
(2)拉力F在4s 内做的功和拉力F的功率。

解析:首先我们对这个系统逐个进行受力分析:
1对动滑轮进行受力分析,它受到向右的拉力F和向左的拉力F1与F2,且F=F1+F2,如下图所示:

2对物体A进行受力分析,可知在水平方向,它受到两个力,一个是绳对它的拉力F2,方向向右,另一个是摩擦力f,方向向左,因为物体A作匀速直线运动,所以F2=f,如下图所示:

3对弹簧秤(自身重量不计)进行受力分析,它受到向右的拉力F2和向左的拉力F拉,且F拉=F1=3N,如下图所示:

其次,详解如下:
1对滑轮,考虑机械效率,由以上受力分析可知,滑轮两边的绳子的拉力并不相等,弹簧的读数是上边那段绳子的拉力F1=3N,而下段绳子的拉力与A受到的摩擦力相等,即F2=f。
设物体A在水平方向移动的距离为s,根据图示可知,n=2,由于拉力F作用在动滑轮的轴上,所以费力但省一半的距离,则在力F移动的距离S'=1/2S,
由图可知,滑轮移动距离是A物体移动距离的一半.则有:
η=W有/W总
=fs/Fxs'
=fs/Fx(s/2),
则ηF=2f①
动滑轮水平方向受力平衡有:
f+F拉=f+3N =F②,
又知动滑轮的机械效率η=75%,
联立①,②代人数据得:F=4.8 N,f=1.8 N
(2)在4 s内,拉力作用点移动的距离
s=1/2x(vxt)
=1/2×5×4
=10cm=0.1m
W=Fs =4.8 ×0.1 =0.48J
p=W/t=0.48/4=0.12W
小结:因考虑到动滑轮的机械效率,说明绳子与滑轮之间的摩擦不能忽略,致使滑轮上下两段绳子的拉力不等,可结合机械效率的概念以及平衡条件列方程组求解。