復(fù)雜滑輪組問題分析

王一鳴

真題呈現(xiàn)

例1（2022·江蘇·南京·鼓樓區(qū)模擬）如圖1所示，用水平向右10 N的力F拉滑輪（不計(jì)滑輪重力），木塊A在粗糙木板B上水平向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，4 s內(nèi)木塊A移動(dòng)了0.4 m，木板B靜止在粗糙水平地面上，滑輪組的機(jī)械效率為80%，則（）。

A. 木塊A受到的摩擦力為5 N

B. 地面對木板B的摩擦力為4 N

C. 拉力F的功率為0.5 W

D. 4 s內(nèi)繩子拉力對木板B做的功為1.6 J

解析：B、D選項(xiàng)中，對A、B水平方向受力分析，如圖2所示。因?yàn)槲矬w做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)圖示可知：

F′ = fB對A①

F′ = f地對B + fA對B②

由于力的作用是相互的，所以fB對A = fA對B③

總結(jié)提升

想要高效解決滑輪組的問題，我們需要注意兩點(diǎn)：

第一，滑輪組問題容易丟分的一大部分原因在于滑輪組模型中的相關(guān)物理量較多，因此我們在審題時(shí)尤其要注意物理量描述的對象，如是物體移動(dòng)的距離還是繩子自由端移動(dòng)的距離，然后再進(jìn)行物理量的相關(guān)計(jì)算。

第二，我們要在滑輪組模型中分析滑輪組要克服的力是什么，如在第二道例題中，滑輪組需要克服的是船在水中受到的阻力而不是船的重力，因此需要在相關(guān)公式中將有關(guān)物體重力的物理量替換成船在水中的阻力。

變式探究

1. （2022·遼寧·葫蘆島·連山區(qū)三模）如圖4所示裝置中，每個(gè)滑輪重均為50 N，裝貨托板重20 N，貨物A重100 N。工人利用該裝置拉著貨物A以0.2 m/s的速度勻速上升（不計(jì)繩重和軸摩擦）。以下計(jì)算結(jié)果正確的是（）。

A. 人對繩子的拉力為85 N

B. 繩子自由端移動(dòng)速度為0.1 m/s

C. 機(jī)械對物體A做功的功率為24 W

D. 滑輪組提升貨物A的機(jī)械效率為80%

答案：B

（作者單位：沈陽市第一三四中學(xué)）