階梯型滑輪組的分析方法

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  在初中物理有這樣的一道題:“如圖所示,兩個(gè)物體的物重分別為G1和G2,忽略滑輪自重和摩擦。當(dāng)滑輪平衡時(shí),G1和G2之比是多少?”

  像這一類的滑輪組就像是樓梯一樣,所以多年來(lái)我都把它稱為是階梯型的滑輪組。

  對(duì)于階梯型滑輪組的分析,有相當(dāng)一部分學(xué)生習(xí)慣地認(rèn)為有n個(gè)動(dòng)滑輪,就要省1/(2n)的力。若是如此,像這一題,有一個(gè)動(dòng)滑輪就能省1/2的力,即:G1:G2=1:2。這種分析方法對(duì)不對(duì)呢?我們不妨再看一題:

  如圖1所示,在忽略滑輪自重和摩擦的情況下,當(dāng)滑輪平衡時(shí),拉力F=__________ G。

  在這一題中,三個(gè)滑輪都是動(dòng)滑輪,那么是不是F=1/6G呢?其實(shí)不是?梢,對(duì)滑輪組的分析不是看有幾個(gè)動(dòng)滑輪,而是看有幾股繩子承受力的大小。無(wú)論是動(dòng)滑輪還是定滑輪,每一個(gè)滑輪上都有3股繩子承受力的作用,如圖2。第2、3兩股繩子在滑輪的兩邊,是同一根繩子,它們所承受的力的大小是相等的,即F2=F3;在不考慮動(dòng)滑輪的重和繩子與滑輪之間的摩擦的情況下,第1股繩子所承受的力的大小等于第2、3兩股繩子承受力的和,即F1=F2+F3。我們可以在此基礎(chǔ)上對(duì)復(fù)雜滑輪組進(jìn)行分析。

  例1 如圖3所示,物體G重為80N,若繩重、輪重及摩擦不考慮,當(dāng)物體G靜止時(shí),力F為_________N。

  [分析]根據(jù)每個(gè)滑輪上三股繩子所承受力的特點(diǎn),可以在圖上標(biāo)出每一股繩子所承受力的大小。由圖上分析的結(jié)果可以看出G=4F,G=80N,所以F=20N。

  例2 如圖4所示,在忽略滑輪自重和摩擦的情況下,當(dāng)滑輪平衡時(shí),拉力F=____________ G。

  [分析]根據(jù)每個(gè)滑輪上三股繩子所承受力的特點(diǎn),在圖上標(biāo)出每一股繩子所承受力的大小。由圖上分析的結(jié)果可以看出G=4F+2F+F=7F,所以F=1/7G。

  例3 如圖5所示,用力F將重物勻速提起,摩擦、滑輪重不計(jì),則物體重G與力F的關(guān)系為( 。

  A、F=G  B、F=1/2G  C、F=2G  D、無(wú)法確定

  [分析]對(duì)于這一題,有的學(xué)生看到這是個(gè)動(dòng)滑輪,就會(huì)選B,而對(duì)選C很是不理解。而如果用一個(gè)滑輪上的三股繩子所承受力的特點(diǎn)去分析,就不會(huì)有什么疑問(wèn)了。如圖上分析可以看出F=2G。


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