平衡力巧解滑輪組有關問題

李 婧

(江蘇省儀征市實驗中學 211400)

初中生生學習了簡單機械的有關知識后，在處理簡單機械中有關滑輪組的問題經常會束手無策，遇到一些特殊情況，更是無從下手，感覺解答此類問題時很難.這是初中物理的難點知識，我們教師不妨引導學生從另一個視野切入，掌握一種解題方法，先分析確哪個是定動滑輪，哪個是定滑輪，利用平衡力的知識解決此類的問題，將復雜問題簡單化，讓學生能游刃有余解決有關滑輪組的問題.筆者經過多年的實踐，將這類問題進行歸納整理，以有助于教師教，學生學.下面舉幾種不同情況下有關滑輪組利用平衡力解決問題的例子，僅供大家參考.

一、滑輪組豎直放置時

例1 把質量相等的A、B兩物體掛在如圖1滑輪組下面，不計繩子、滑輪的重力和摩擦，放手后將會出現(xiàn)什么情況？( )

A．A上升 B．A下降 C．A、B均靜止 D．無法判斷

圖1

分析利用動滑輪、定滑輪的省力特點結合平衡力的知識分析解答此題.由于不計繩子、滑輪的重力和摩擦力，左邊的是定滑輪，右邊的是動滑輪，B物體掛在動滑輪上被兩根繩子往上拉著，根據(jù)力的平衡知識知道每根繩子上的力F與B物體的重力關系有：2F=G，得F=0.5G，而重物A的重力為G，定滑輪具有只改變力的方向，不能省力的特點，故A物體向下的拉力為G，由于G>0.5G，即G>F，所以A下降，B上升.故選B.

點評此題考查了動滑輪、定滑輪的省力特點，屬于基礎題目，教師在講解此題時應當注意滲透平衡力的知識，讓學生學會受力分析，為下面更復雜的滑輪組題目打下基礎.

二、滑輪組水平放置時

例2 如圖2所示，彈簧測力計A和B及滑輪組均處于靜止狀態(tài)，F(xiàn)=10 N，若不考慮測力計重、滑輪重及摩擦，彈簧測力計A和B的示數(shù)應分別為( ).

A．30N和30N

圖2

B．30N和20N

C．20N和20N

D．20N和30N

分析分析可知左邊的是定滑輪，右邊的是動滑輪，但本題不需要判斷；連接滑輪組的同一根繩子上的拉力都是相等的，對于輪子來說，向左的拉力等于向右的拉力，有幾段繩子拉著輪子，彈簧測力計的示數(shù)就是拉力的幾倍；根據(jù)平衡力知識，A彈簧測力計連接的輪子中共有三段繩子承擔拉力，則：FA=3F=3×10N=30N；對于B彈簧測力計連接的輪子中共有兩段繩子承擔拉力，則：FB=2F=2×10N=20N；故選B.

點評此題看上去是滑輪組的使用，但實際是平衡力的知識應用，運用平衡力只是分析學生比較容易理解，即彈簧測力計的示數(shù)等于繩子對滑輪的拉力之和，這樣解決問題不需要學生判斷滑輪究竟是動滑輪還是定滑輪，方便簡單不易錯.

圖3

例3 如圖3所示，某人拉著繩的自由端勻速向左運動時，測力計B的示數(shù)是600N，那么在不計繩和輪重以及摩擦的情況下，下列關于測力計A的示數(shù)和汽車受到摩擦力大小的說法中，正確的是( ).

A．1200N 1800N B．1200N 1200N

C．1800N 1800N D．1800N 1200N

分析由圖分析可知左邊的是定滑輪，右邊的是動滑輪，由上一題分析可知連接滑輪組的同一根繩子上的拉力都是相等的，有幾段繩子拉著動滑輪，繩子自由端的拉力就是動滑輪拉物體拉力的幾倍；不計繩和滑輪重以及摩擦的情況下，由于某人拉著繩的自由端勻速向左運動時，汽車水平勻速移動，所以整個裝置處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡力可知動滑輪對車的拉力大小等于摩擦力，所以，f=F拉=1800N.故選A.

點評本題考查滑輪組拉力的計算、二力平衡的條件的應用，根據(jù)平衡力的知識解答學生較容易理解，即彈簧測力計的示數(shù)等于繩子對滑輪的拉力，學生只要數(shù)清楚幾股繩子就可以了，這樣分析解題學生不易出現(xiàn)錯誤.

三、人在籃中自提時

例4 人的體重為500N，吊籃重為700N，人要將吊籃勻速吊起，求下面兩種情況下人的拉力(不計滑輪、繩重及摩擦)．

圖4

(1)如圖4甲，人站在地面上，至少要用____N的力拉繩．

(2)如圖4乙，人站在吊籃中至少要用____N的力拉繩．

點評此題考查滑輪組繩子拉力的計算，難點在(2)要把動滑輪、人和吊籃看著整體分析，利用平衡力的知識進行受力分析，是解答此題的關鍵.

綜上分析可知，對于滑輪組的問題，學生要理解定滑輪只能改變力的方向，不能省力的特點；動滑輪在理想情況下可以省二分之一的力；滑輪組要找準作用在動滑輪上繩子的根數(shù).在實際解決滑輪組的問題時要學會受力分析，結合平衡力的知識，讓復雜的問題簡單化，能夠幫助學生輕松地解決這類問題，同時又培養(yǎng)了學生綜合運用和分析問題的能力，激發(fā)了學生學習的興趣.教師在平時的教學中應注意引導學生總結解題的方法，找出規(guī)律，相信這樣持之以恒一定能夠取得較好的效果.