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。
例 1如图 2,每个滑轮重 10 N,物体 A重 80 N,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
3 F= 10 N+ 80 N
所以 F= 30 N。
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+ 2 F= 10 N+ 60 N= 70 N。
例 2如图 5,体重 500 N的人,要将 G= 700 N的吊篮匀速吊起,不计滑轮、绳重及摩擦。
( 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 ( 1)取动滑轮和吊篮整体为研究对象,分析受力如图 7(两股绳子向上拉着动滑轮和吊篮整体)。由于匀速吊起有
2 F= C篮, F= 350 N。
( 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
3 F= G人+ C篮, F= 400 N。
例 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= 1000 N。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′= 3 F= 3000 N。
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″= 2 F= 2000 N。
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。