初中物理中關(guān)于滑輪問題受力分析的探討

摘 要：在初中物理的學(xué)習過程當中經(jīng)常會遇到研究力學(xué)的一些問題，弄清楚研究物體的受力情況是非常主要的，它是解決力學(xué)問題的關(guān)鍵之處。本篇文章主要簡單地介紹一些關(guān)于滑輪問題的受力分析，希望可以給大家?guī)ヒ恍﹩l(fā)。

關(guān)鍵詞：滑輪問題 受力 分析

前言

初中學(xué)生經(jīng)常會遇到滑輪組問題，然后會按照“使用滑輪組的時候，重物以及滑輪的總重量通過幾根繩子來進行承擔的，這樣一來提起的重物就是總重量的幾分之一”來進行判斷。在求解平衡方程的時候可以得出這樣的結(jié)論：分析滑輪的具體受力情況應(yīng)該遵守兩條原則（1）同樣的一根繩子在各處拉力是要相等的，（2）在平衡的時候，軸上的力是輪上力的2倍大。

一、力產(chǎn)生的具體條件

如果力不同，產(chǎn)生的條件也是不一樣的，某種力具備產(chǎn)生的條件，那么這種力一定會存在，否則相應(yīng)的物體就不會感受到這種力的存在，這也是比較基本的一種判斷方法。具體的力學(xué)當中主要有比較常見的三種力：第一，地球表面以及附近的一些物體受重力的一種作用，第二，與研究的物體進行直接接觸，物體發(fā)生變形的作用，這是一種彈力的作用，這種力的表現(xiàn)形式是多樣性的，比如我們經(jīng)常提到的壓力，拉力以及支持力等等，第三，當兩個具備彈力的物理做相對運動的時候，或者想要做相對運動的時候，這兩個物體就會存在摩擦力^[1]。簡單地來講，彈力產(chǎn)生需要兩個條件：需要進行直接的接觸以及會發(fā)生彈性形變的現(xiàn)象。那么摩擦力會在這兩個條件再加上“具備相對運動或者相對運動的趨勢”的基礎(chǔ)之上進行產(chǎn)生。但是很多時候力產(chǎn)生是否滿足這些條件是比較難以判斷的，這時候就可以運用到第二個相關(guān)的判斷依據(jù)。

二、力的效果

關(guān)于力的產(chǎn)生條件是非常容易判斷的，但是想要判斷屬于彈力或者摩擦力就不是很容易。比如，靜摩擦力在產(chǎn)生的過程當中相對運動就變得非常的微妙，是否存在相對運動以及具體什么樣的相對運動非常難說清楚。這種時候，就需要使用力的具體作用來進行判斷，力主要有兩個作用，一個作用可以使物體發(fā)生形變的作用，另一個會使動態(tài)發(fā)生改變，這樣的話就可以進行假設(shè)的分析，如果力存在或者不存在的時候，會出現(xiàn)一個什么樣的效果，從而達到最終的效果^[2]。

三、根據(jù)實驗完成習題的練習

為了使學(xué)生可以比較深刻理解滑輪的有關(guān)問題，可以通過實驗的方式進行學(xué)習。如果只是簡單的讓學(xué)生寫出實驗的相關(guān)報告、根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)算出機械效率，這樣是不夠的。想要真正的掌握實驗的相關(guān)內(nèi)容，就必須要指導(dǎo)學(xué)生做好實驗的同時，練習習題是最好的一個方法，主要的實驗習題：（1）在組裝滑輪組的時候，為了可以比較準確以及迅速地穿繞繩子應(yīng)該采取什么樣的好辦法？（2）這個實驗當中會給一個定滑輪以及一個動滑輪，那么實驗還需要其他的哪些實驗材料？（3）在選定上述器材之后，畫出一個最省力的具體實驗裝置圖。（4）該實驗當中鉤碼為什么要進行勻速上升？（5）實驗當中想要測量鉤碼上升的距離以及彈簧移動的距離可以采取什么樣的辦法？注意事項是什么？（6）在上面的滑輪組實驗當中，如果對所掛鉤碼增加重力，滑輪組機械的效率會產(chǎn)生什么變化？為什么會產(chǎn)生這種變化^[3]？

四、掌握含有機械效率η的計算方法

在進行滑輪組機械效率的計算時，一定要在弄清楚力、距離以及功的具體關(guān)系之后，再利用公式η=W有用/W總進行計算，一定要按照題目的順序進行解答。關(guān)于滑輪組，不管考不考慮額外功，距離的關(guān)系都是一個定數(shù)。對于一般繩子繞制而成的相關(guān)滑輪組，如果動滑輪以及重物是由n股繩子進行承擔的，那么繩子自由端動力通過的具體距離S動和有用阻力通過具體距離S是呈倍數(shù)關(guān)系的，即n倍，S動=nS。力的相應(yīng)關(guān)系是需要根據(jù)具體情況而定的，如果不考慮相應(yīng)的額外阻力，并且滑輪組帶動物體進行勻速上升時，那么繩子自由端的具體拉力跟物體總重的相關(guān)關(guān)系F=G/n，如果滑輪組在帶動物體的情況下在水平面上做勻速的具體直線運動，那么繩子自由端的相關(guān)拉力F以及物體受到的摩擦力的具體關(guān)系為F=f（如果考慮額外阻力時，那么F′=F/η（F′主要為考慮額外阻力時相應(yīng)繩子自由端的具體拉力）。功的具體關(guān)系：W總=W有/η，W總=W有-W額。方法指導(dǎo)：在含有機械效率η的題目當中，不管η是已知還是未知的，如果進行計算的時候都將會先從η進行入手。據(jù)η=W有/W總得：W有=ηW總，而W總=FS，W有=F有·S有，然后代入得F有S有=ηFS，S與S有存在的具體關(guān)系S=nS有，因此F有=n·ηF。由此式可清楚地看出，在此式四個物理量當中如果知道任意的其中三個，那么通過步驟非常的容易求取第四個物理量^[4].

結(jié)語

綜上所述，初中物理當中關(guān)于滑輪問題的受力分析是一個非常常見的問題，想要更好地解決這個問題，一定要通過實驗的方法，多加的練習此類實驗題等，只有這樣，才可以真正地理解這類問題。

參考文獻

[1]楊元俊.解答滑輪省力問題的方法——受力分析法[J].政治思想史（11）：44-45.

[2]徐金玉.關(guān)于一道滑輪組題的受力分析[J].物理教學(xué)探討：初三年級學(xué)研期，24（4）：28-29.

[3]王偉.初中單滑輪受力分析的六種題型[J].教育教學(xué)論壇（42）：242-243.

[4]張瑞生.用受力分析法解滑輪組問題[J].理科考試研究：初中版，8（12）：42-43.

作者簡介

李嘉諾（2004.12—），女，山東青島人，學(xué)生。