階梯型滑輪組的分析方法

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中物理 來源: 高中學習網(wǎng)


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

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

  對于階梯型滑輪組的分析,有相當一部分學生習慣地認為有n個動滑輪,就要省1/(2n)的力。若是如此,像這一題,有一個動滑輪就能省1/2的力,即:G1:G2=1:2。這種分析方法對不對呢?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,當滑輪平衡時,拉力F=__________ G。

  在這一題中,三個滑輪都是動滑輪,那么是不是F=1/6G呢?其實不是。可見,對滑輪組的分析不是看有幾個動滑輪,而是看有幾股繩子承受力的大小。無論是動滑輪還是定滑輪,每一個滑輪上都有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。我們可以在此基礎上對復雜滑輪組進行分析。

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

  [分析]根據(jù)每個滑輪上三股繩子所承受力的特點,可以在圖上標出每一股繩子所承受力的大小。由圖上分析的結果可以看出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,當滑輪平衡時,拉力F=____________ G。

  [分析]根據(jù)每個滑輪上三股繩子所承受力的特點,在圖上標出每一股繩子所承受力的大小。由圖上分析的結果可以看出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,則物體重G與力F的關系為( 。

  A、F=G  B、F=1/2G  C、F=2G  D、無法確定

  [分析]對于這一題,有的學生看到這是個動滑輪,就會選B,而對選C很是不理解。而如果用一個滑輪上的三股繩子所承受力的特點去分析,就不會有什么疑問了。如圖上分析可以看出F=2G。


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