馬連杰

(高郵市汪曾祺學(xué)校 江蘇 揚(yáng)州 225600)

滑輪是一種常用的簡(jiǎn)單機(jī)械，分為定滑輪和動(dòng)滑輪.使用定滑輪，不能省力，但可以改變施力的方向，學(xué)生比較容易理解；使用單個(gè)動(dòng)滑輪，不能改變施力的方向，但可以省力，且最多省一半的力.學(xué)生對(duì)于“最多”兩個(gè)字的認(rèn)識(shí)就有了很大差別.有的學(xué)生認(rèn)為，使用單個(gè)動(dòng)滑輪一定能省一半的力，有的學(xué)生認(rèn)為使用單個(gè)動(dòng)滑輪能省力，但說(shuō)不清楚什么情況下能省一半的力.其實(shí)，使用單個(gè)動(dòng)滑輪能省力是有條件的，省一半力更是有條件的[1].其他文獻(xiàn)中雖已有過(guò)討論，但不全面[1，2]，本文旨在通過(guò)對(duì)動(dòng)滑輪工作時(shí)的受力情況進(jìn)行分析，幫助學(xué)生厘清使用單個(gè)動(dòng)滑輪省一半力的條件，從而更好地認(rèn)識(shí)動(dòng)滑輪，同時(shí)，對(duì)理解和掌握滑輪組工作時(shí)的特點(diǎn)也有積極意義.

1 教材解讀

章節(jié)：“11.2探究定滑輪和動(dòng)滑輪工作時(shí)的特點(diǎn)(二)動(dòng)滑輪工作時(shí)的特點(diǎn)”

步驟：(1)測(cè)出鉤碼和動(dòng)滑輪的總重力，然后按圖1組裝滑輪.豎直線上拉彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼勻速上升，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù).

(2)改變鉤碼個(gè)數(shù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，把測(cè)得的數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計(jì)的表格中.

接下來(lái)，教材上給出“實(shí)驗(yàn)表明，使用單個(gè)動(dòng)滑輪最多可以省一半力”，似乎順理成章.

圖1 用動(dòng)滑輪拉起鉤碼

然而，教材和教參上都未對(duì)“最多省一半力”的情況進(jìn)行說(shuō)明[3，4]，導(dǎo)致不少學(xué)生形成“使用單個(gè)定滑輪就能省一半力”、“不計(jì)繩重和摩擦，使用單個(gè)動(dòng)滑輪，能省一半力”、“沿豎直方向拉動(dòng)就能省一半力”[1]、“不計(jì)繩重、摩擦，勻速拉動(dòng)就能省一半力”[2]等錯(cuò)誤認(rèn)識(shí).

2 分析過(guò)程

圖2 加速或減速拉動(dòng)物體

使用單個(gè)動(dòng)滑輪要省一半力，還需要?jiǎng)e的條件嗎？需要！實(shí)驗(yàn)中，為什么要豎直向上拉彈簧測(cè)力計(jì)？若不沿豎直方向拉，如圖3所示，向上的兩個(gè)力要更大一些，才能使物體勻速上升[6]，即要讓物體勻速上升時(shí)F拉最小，F(xiàn)拉方向要與阻力(G物)方向相反且平行.

圖3 斜向上拉測(cè)力計(jì)

3 結(jié)論

(1)不計(jì)摩擦；(2)不計(jì)G繩；(3)不計(jì)G動(dòng)；(4)勻速直線拉動(dòng)；(5)F拉與阻力(G物)方向平行且相反.