滑轮转轴在解决滑轮问题中的应用

1 / 4 滑轮转轴在解决滑轮问题中的应用 滑轮是个周边有槽，可以绕轴转动的轮子。下面谈谈通过分析滑轮转轴解决两类滑轮问题的方法。 一、分析转轴判断滑轮类型 对机械中的各个滑轮，先假设通过滑轮作用的物体被拉动，对照物体被拉动时滑轮转轴的情况进行判断： 物体拉动时，滑动转轴位置静止不动时滑轮是定滑轮。如图 1 （ a） 物体拉动时，滑轮转轴位置随差物体的移动而移动的是动滑轮。如图 1 （ b） 二、分析转轴确定动滑轮上的力的作用情况 在人教版教材中，分析动滑轮实质叙 述为“是一个动力臂（ L1）为阻力臂（ L2）二倍的杠杆”。（如图 2）根据力的平衡条件“动滑轮可省一半力”。在教学中，发现学生常误解为“只要是动滑轮，动力就是阻力的一半。”笔者尝试以下方式说明，能帮助学生更好理解，现说明如下：“作用在滑轮边缘上的力 F1 的力臂（ L1）是作用在滑轮转轴上的力 F22 / 4 的力臂（ L2）的二倍。根据杠杆平衡条件，作用在滑轮转轴上的力是作用在滑轮边缘上的力的二倍”。 下面结合例题示范说明。 例一力 F作用在滑轮上，使重物 G 匀速上升，滑轮安装如图 3 所示。不计滑轮重量及摩擦力，则下列说法正 确的是（ ） A、这是动滑轮， F=1/2G。 B、这是定滑轮， F=G。 C、这是动滑轮， F=2G。 D、这是定滑轮， F=2G。 解析：首先，因为重物被提升时，滑轮转轴跟随向上移动，所以判断这是个动滑轮。其次，由于力 F作用在滑轮转轴上，重力 G通过绳子作用于滑轮边缘，所以 F=2G。应选 C。 错解 1：误认为是定滑轮，不省力，而选 B。 错解 2：认为动滑轮省一半力，而选 A。 例 2分别用如图 4 （ b）所示装置匀速提升相同重物。不计滑轮重力及摩擦力，那么 F1F2 大小关系和滑轮属于情况是（ ） A、（ a）图中滑轮为定滑轮，（ b）图中滑轮为动滑轮， Fa Fb。 B、（ a）图中滑轮为定滑轮，（ b）图中滑轮为动滑轮， Fa3 / 4 Fb。 C、（ a）图中滑轮为动滑轮，（ b）图中滑轮为定滑轮， Fa Fb。 D、（ a）图中滑轮为动滑轮，（ b）图中滑轮为定滑轮， Fa Fb。 解析：根据杠杆平衡条件，可知作用在杠杆左端上的力 F是相同的。设想重物被提升时，（ a）图中转轴位置发生移动，所以是动滑轮；（ b）图中滑轮转轴位置固定不动，所以是定滑轮。（ a）图中作用在滑 轮转轴上的力 F 是作用在滑轮边缘上的力 F1的二倍，所以 Fa F。（ b）图中 F Fb，则 Fa Fb，应选 C。 例 3用如图 5 （ a）（ b）所示装置匀速拉起相同重物 G，不计滑轮重力和摩擦力，那么 Fa= G，Fb= G。 解析：（ a）图中，重物提升时，三个滑轮的转轴都固定不动，都是定滑轮，不省力所以 Fa=G。 （ b）图中，重物提升时，甲、乙滑轮转轴跟随移动是动滑轮，丙滑轮转轴固定不动是定滑轮。作用在甲滑轮转轴上的力 G是作用在甲滑轮边缘上的力 F 甲边的二倍，所以 F甲边 = 1/2G。作 用在乙滑轮转轴上的力 F乙 = F甲边。