同学们在遇到滑轮或滑轮组问题时,对滑轮及滑轮组的动力或阻力大小判断有时不知从何下手,本文就此问题希望能指点迷津,帮助同学们正确理解滑轮。
一、 一根绳子力相等。
无论是定滑轮、动滑轮还是滑轮组,只要在同一根绳子上,不管绳子有多长,也不管绳子绕过多少滑轮,绳子上的力总是相等的。
如图1,用定滑轮沿不同的方向提升重物,判断、、的大小关系。
分析要提起物体,绳子必须对重物施加向上的大小为的拉力,绕过滑轮,不论方向如何,拉力的力臂都是轮的半径,所以,拉力大小都等于被提起的物体的重力。所以。
二、滑轮两边力平衡。
滑轮静止或做匀速直线运动时,滑轮受到相反方向上的合力相互平衡。
如图2用动滑轮匀速竖直提升重物,拉力与物体重的关系。
分析不计滑轮重,动滑轮处于平衡状态,如图2甲,则。
即。若动滑轮的重量为,如图2乙,则
即 下面就利用上面的结论解决有关滑轮的一些问题。
例1 如图3所示的装置处于平衡状态,若滑轮重、绳重以及摩擦均忽略不计,则与之比为( )
a.1∶1 b.2∶1 c.1∶2 d.1∶3
分析依据一个绳子力相等,每段绳子上受到的拉力都是,动滑轮处于平衡状态,所以,即∶=2∶1故选b。
例2、如图4用用滑轮组允速拉动水平面上的物体,若所用的拉力f为10n,物体受到的摩擦力是多大?
分析根据一根绳子力相等,动滑轮对物体产生3f的拉力, 物体做匀速直线运动,物体受到的摩擦力与3f平衡,所以。
例3 如图5所示的装置中,当人用力向右拉滑轮时,物体a恰能匀速直线运动,此时弹簧测力计的读数为3n,忽略滑轮、绳与测力计重及滑轮与轴间的摩擦,则人的拉力f为( )
a.3n b.4nc.6n d.8n
分析依据一根绳子所受拉力相等,弹簧测力计对动滑轮的拉力与对动滑轮的拉力都等于3n,动滑轮做匀速直线运动,水平方向上受力平衡,所以,。
例4 用如图6所示的装置匀速拉起重为g的物体(不计摩擦、滑轮重及绳重),求拉力f与g的关系。
分析依据一根绳子力相等,滑轮两边力平衡,在图中标出各绳子所受8,有,所以,。
例5 如图7,动滑轮重5n,物体g的重量为15n,用力f使物体匀速上升,求所用力f的大小(不计摩擦)。
分析如图,根据同一根绳子受力相等,标出各绳子所受力,以滑轮为研究对象,再依据滑轮所受力平衡,有。
例6 如图8所示,在忽略滑轮自重和摩擦的情况下,当滑轮平衡时,拉力。
分析根据每个滑轮上绳子所承受力的特点,在图上标出每一股绳子所承受力的大小。物体受到的总的拉力是,物体处于平衡状态,所以,即。
由上面的例题可以看出,在判断滑轮或滑轮组的省力或费力情况时,先从动力端入手,依据滑轮两边力相等,逐个分析滑轮的受力情况,最后根据力的平衡,得出结论。
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