1 初中物理教學(xué)中常見(jiàn)的滑輪組
滑輪組繩子的穿繞方式很多,現(xiàn)以串聯(lián)式滑輪組為例,介紹幾種中學(xué)物理教學(xué)中常見(jiàn)的組合方式。
(1)一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪(一動(dòng)一定):
(2)二個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪(二動(dòng)一定):
(3)二個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪(二定一動(dòng)):
(4)二個(gè)定滑輪和二個(gè)動(dòng)滑輪(二定二動(dòng)):
2 基本規(guī)律
通過(guò)上面的滑輪組合,我們可得出如下規(guī)律:
(1)F=1/n G。(F指繩子自由端的拉力,n指吊動(dòng)滑輪繩子的股數(shù),G指重物和動(dòng)滑輪的總重)即:使用滑輪組的時(shí)候,重物和動(dòng)滑輪的總重由幾股繩子承擔(dān),提起重物所用的力就是總重的幾分之一。
(2)“奇動(dòng)偶定”。(繩子的繞制方法)即:n為奇數(shù)時(shí),繩子的固定端要系在動(dòng)滑輪上;n為偶數(shù)時(shí),繩子的固定端要系在定滑輪上。
(3)n=2N或2N+1。(N指動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù))即:吊動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)最多為動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)的2倍加1。
(4)s=nh。(s指繩子自由端移動(dòng)的距離,h指重物上升的高度)即:重物每上升1m,繩子自由端移動(dòng)nm。
3 自編題目
吊起重物的滑輪組的動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)N=200個(gè),則吊起動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)最多為_(kāi)__股。此時(shí)繩子自由端的拉力F=___G(G指重物和動(dòng)滑輪的總重,不計(jì)一切摩擦),繩子的起始端應(yīng)拴在___滑輪(填“動(dòng)”或“定”)。如果物體被提高了1m,則繩子自由端移動(dòng)的距離為_(kāi)__m。
解析 大多數(shù)同學(xué)認(rèn)為這是一道難題,適合奧林匹克物理競(jìng)賽。其實(shí)不然,只要清楚有關(guān)滑輪組的一般規(guī)律,無(wú)需畫(huà)出組合方式即可輕松順利解答。通過(guò)上面的基本規(guī)律,我們不難發(fā)現(xiàn)吊動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)n很關(guān)鍵,它的多少?zèng)Q定了滑輪組的繞制方法和省力效果。
(參考答案:401,1/401,動(dòng),401。)
點(diǎn)評(píng) 要敢于并善于識(shí)破題目的真面目,明確出題意向,抓住一般規(guī)律,輕松破解“難題”。
4 練習(xí)
使用滑輪組將900N的貨勻速提起,不計(jì)摩擦和滑輪的重力,如果用向下的力是200N,則至少需用___個(gè)定滑輪和___個(gè)動(dòng)滑輪。此時(shí)動(dòng)滑輪上共___段繩子。
(參考答案:3,2,5。)