时间：2022-10-11 12:00:09
同学们刚学滑轮组问题时,普遍感觉比较吃力.特别是对滑轮组中力的关系理解不清,常常会混淆.解滑轮组问题一般可分为两种类型:一是已知滑轮组的构成方式,求绳子的受力情况;二是已知绳子的受力情况,设计滑轮组的构成方式,画出滑轮组的示意图.
一、分析滑轮组绳子的受力情况
使用滑轮组可以省力,也可以改变力的方向,使用时有n股绳子吊着动滑轮,提起物体所用力的大小就是物重动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系是:滑轮组用n股绳子吊着动滑轮,提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍,即s=nh.
确定滑轮组动滑轮绳子的股数的方法采用“分离法”:在定滑轮与动滑轮之间画一条虚线,只数与动滑轮相连的绳子的股数,即为n.如图1,与动滑轮相连的绳子有4股,而最后那股绳子只起到改变力的方向的作用,不承担物重.
例1如图2,物体G重为600N,在滑轮组的作用下上升0.5m.不计动滑轮重、绳重和摩擦,求拉力F是多少?移动了多少米?
解析由图知,n=5,所以F=G=120N,s=5h=2.5m.
例2如图3所示滑轮组,拉一物体在水平地面上做匀速直线运动,如果F为1200N,绳子末端前进了1.5m,则物体受到的摩擦力为多少?物体前进了多少米?
解析本题应对物体做受力分析.物体在水平方向上做匀速直线运动,它所受摩擦力f与动滑轮对它的拉力F1是一对平衡力.由图可知n=3,所以F1=3F=3600N.绳子末端移动的距离为物体移动距离的3倍,s物=0.5m.
答3600N0.5m.(注意:水平放置的滑轮组,绳子末端拉力的大小与物体受的摩擦力有关,与物体的重力无关.)
二、设计滑轮组构成方式
在设计滑轮组构成方式时:(1)根据F
个数.确定的原则是:一个动滑轮应配置一个定滑轮,当n为偶数时,可以减少一个定滑轮,但若要改变力的方向时,应再增加一个定滑轮.在确定了动、定滑轮的个数后,绕绳应按照“奇拴动、偶拴定、一动一定”的原则,由内向外绕滑轮.
例3一根绳子只能承受500N的拉力,用它来提起重1600N的物体,不计动滑轮重、绳重和摩擦,至少需要几个滑轮?画出装配图.
滑轮应是2个.如果我们不清楚需要几个定滑轮,可以先按照“奇动偶定”的方法,选好绳子的起点,按照要求一个一个地组装,直到滑轮组能够满足要求.(注意题中“至少”二字)
练习
(1)如图5,弹簧测力计A、B分别系于两个墙面上,中间滑轮组绳子自由端的拉力F为20N,不计滑轮重、绳重、测力计重和摩擦,则A、B的示数分别为多少?
(2)一汽车不小心开进了泥潭中,司机找来一套滑轮组,要将汽车从泥潭中拉出,如图若车重为6×104 N,汽车受到的阻力是车重的0.02倍,忽略滑轮重、绳重及摩擦,请在图中画出最省力的绳子绕法.并计算出司机最少要用多大的力才能将汽车拉出来.
(3)如图7所示滑轮组,不计绳重及摩擦.物重G=50N,绳子自由端的拉力F=15N.①若不计滑轮重力,则此时物体对地面的压力是多少牛?上面悬挂滑轮组的A处受到的力是多少牛?②若每个滑轮重10N,则物体对地面的压力是多少牛?悬挂滑轮组的A处受到的力是多少牛?