9滑轮及其滑轮组3

1 简单机械 二 滑轮及其滑轮组 第一步 知识梳理 1 定滑轮 定义 中间的轴固定不动的滑轮 定滑轮的实质是 等臂杠杆 特点 使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向 2 动滑轮 定义 和重物一起移动的滑轮 可上下移动 也可左右移动 动滑轮的实质是 动力臂为阻力臂 2 倍的省力杠杆 特点 使用动滑轮能省一半的力 但不能改变动力的方向 3 滑轮组 定义 定滑轮 动滑轮组合成滑轮组 特点 使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向 第二步 方法归纳 1 对理想的定滑轮 不计轮轴间摩擦 F G 绳子自由端移动距离 SF 或速度 vF 重物移动 的距离 SG 或速度 vG 2 理想的动滑轮 不计轴间摩擦和动滑轮重力 则 F G 2 1 只忽略轮轴间的摩擦则拉力 F G物 G动 绳子自由端移动距离 SF 或 vF 2 倍的重物移 2 1 动的距离 SG 或 vG 反射光 l1l2 F2 F1 F1 l1 F2 l2 2 3 理想的滑轮组 不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力 拉力 F G 只忽略轮轴间的摩 n 1 擦 则拉力F G物 G动 绳子自由端移动距离 SF 或 vF n 倍的重物移动的距离 SG 或 vG n 1 4 组装滑轮组方法 首先根据公式 n G物 G动 F 求出绳子的股数 然后根据 奇动偶 定 的原则 结合题目的具体要求组装滑轮 5 用分割法判断承重绳子的股数 但初学阶段仍有学生会问 图 1 画线 处不是有三股绳子吗 为什么会是 2F G 物等问题 要想彻底搞清认楚 上面的问题 只是划一条虚线来分割滑轮组是不够的 解决滑轮组一类 问题的一般方法是 选取研究对象 分析对象受力 利用平衡条件解题 首先要讲清楚的是 1 同一根绳子穿起来的滑轮组绳子上各处的拉力都相等 不计摩擦 不计绳重 2 区分绳子的 根数 与 股数 这两个概念的不同 一根绳子 绕 在定滑轮和动滑轮之间 会被分成几股 3 初中阶段研究的对象要么静止 要么做匀速直线运动 即受力满足平衡条件 合力等 于零 第三步 要点三经典例题讲解 例例 1 1 如图 2 每个滑轮重 10N 物体 A 重 80N 不计绳重和摩擦 整个装置处于静止状态 求绳子的拉力 F 解析 取动滑轮和物体 A 为研究对象 受力分析如图 3 有三股绳子向上拉着动滑轮和 物体 A 整体 因为处于静止状态 所以有 F F F C物十 G动 即 3F 10N 80N 所以 F 30N 若求弹簧秤的读数 F 弹 应取定滑轮为研究对象 受力如图 4 有两股绳子向下拉着定滑 轮 因为静止 弹簧秤的读数 F弹 G定 2F 10N 60N 70N 思路点拨 解答此类型的题目 关键是对绳子准确分割 确定绳子的股数 再对动滑轮 或是定滑轮进行受力分析 在平衡状态下列写力的平衡式 例例 2 2 如图 5 体重 500N 的人 要将 G 700N 的吊篮匀速吊 起 不计滑轮 绳重及摩擦 3 1 如图 5 人站在地面上 至少要用 N 的力拉绳 2 如图 6 人站在吊篮中至少要用 N 的力拉绳 解析 1 取动滑轮和吊篮整体为研究对象 进行分析受力 两股绳子向上拉着动滑轮 和吊篮整体 由于匀速吊起有 2F G篮 F 350N 2 取动滑轮 吊篮和人整体为研究对象分析受力如图 8 有三股绳子向上拉着动滑轮 吊篮和人整体 由于匀速吊起有 3F G人 G篮 F 400N 例例 3 3 一小车 A 陷在泥地里 现在通过如图 9 所示的滑轮组将小车匀速拉出 F 1000N 求小车受到的拉力和树受到的拉力 不计滑轮 绳重和摩擦 解析 要想求小车受到的拉力 须取动滑轮为研究对象 受力如图 10 有三股绳子向 右拉着动滑轮 小车受到的拉力 F F 3F 3000N 求树受到的拉力 要取定滑轮为研究对象 受力如图 11 有两股绳子向左拉着定滑轮 树受到的拉力 F 2F 2000N 总结 处理滑轮组一类力学题 使用的仍是解决力学问题的一般思路 即选取研究对象 分析受力 利用平衡条件列方程解题 如何选取研究对象 是整体还是隔离某一物体 要 具体情况具体分析 正确地进行受力分析是解题的关键 既要找准力的个数 又要找准力 的方向 作为教师应教给学生处理问题的一般方法 使学生能灵活地处理可能遇到的各种 问题 例例 4 4 放在水平地面上的物体所受重力为 G 系着它的一根竖直轻绳绕过光 滑滑轮 它的另一端受的拉力为 F 地面对物体的支持力为 N 下面关于这 三个力大小的关系正确的是 A F G B G N C F N G D F N 解析 1 这样想比较简单 N 是物体给予地面的力的反作用力 而当绳子另一边有个 F 的时候 并 不是全部力都给予了地面 地面只受到了 G F 的力 由此可见 N G F N F G 2 在原图中物体的受力分析还少画了一个 绳子的拉力 F 竖直向上 由受力平衡可知 F N G 3 注意 N 是地面支持力 物体受力分析 重力向下 地面支持力 向上 绳子拉力向上 4 得 G 下 F N 上 例例 5 5 物体 A 重 20N 滑轮重 1N 绳重不计 弹簧测力计示数为 25N 则物体 B 重 N 解析 1 首先除掉滑轮的重 这样示数为 24N 因为测力计接的是定滑轮 所以两根绳子平分了测力计的示数 再加上 B 没有与地面接触 所 以 B 的重力为 12N 2 这里若说的明白点 应为 A 和 B 对弹簧测力计的力为 24 牛 而不 应该说为 AB 共重 24 牛 再根据绳子两端的力是相等的 可以得知 B 对弹簧测力计的力为 12 牛 3 对 B 受力分析 向上绳子的拉力和 B 向下的重力平衡 即 F GB 对滑轮受力分析 向下两段绳子 即两个拉力F 向下滑轮的重力G轮 向上测力计处 绳子的拉力 即F示 则F F G轮 F示 2GB 1N 25N所以B的重力GB 12N 4 可以这样分析 用大小为 GB的力匀速提起物体 A 弹簧测力计测的力为GB GA 1 25 所以GB GA 24 因为定滑轮不省力且物体处于平衡 所以为12N 第四步 课堂自我巩固练习 1 一辆汽车不小心陷入了泥潭中 司机按图 所示的甲乙两种方式可将汽车从泥潭中拉出 其中省力的是 图 因为 2 如图 所示 动滑轮重为 50 N 绳重和摩擦不计 人对绳子的拉力是 260N 则物重是 N 若重物上升的高度是 0 2m 则绳子自由端下降 m 3 如图 5 所示 当物体A在滑轮作用下沿水平面匀速运动时 弹簧测力计甲示数为 30N 则测力计