1、關于滑輪組,我們應該知道些什么?
答:使用滑輪組,應注意兩個關系式:
(1)F=G/n
式中G在不計動滑輪重和摩擦時,表示被提起的重物的重;在不計摩擦時,則表示重物與動滑輪的總重.式中n表示承擔重物重(或重物與動滑輪總重)G的繩子的股數.
(2)s=nh.
式中h為重物被提升的高度n仍表示承擔重物重(或重物與動滑輪總重)G的繩子的股數.
2、用什么簡單的方法可以來確定承擔物重的繩子的股數?
答:可以采用這樣的方法:(1)首先要分清哪是定滑輪,哪是動滑輪;(2)在動滑輪與定滑輪之間畫一條虛線,看跟動滑輪相連的繩子有幾股,那么n就是幾。
在圖甲中我們用虛線把重物和動滑輪從滑輪組隔離,以重物和動滑輪為研究對象,有四根繩子承擔動滑輪及重物,所以用力F=G/4,同理,分析乙圖可知,提起重物及動滑輪的力F=G/5.
3、在組裝滑輪組時,應該怎樣繞線?
答:下面介紹一種簡單的方法:(1)當n為奇數時,繩子的起始端應固定在動滑輪的框架鉤上,然后依次繞過滑輪;(2)當n為偶數時,繩子的起始端應固定在定滑輪的框架鉤上。
例1 如圖所示表示三種不同的滑輪組,用它們提起重為G的相同重物,在A端所用的拉力分別為 ; ; 。不計滑輪本身的重和摩擦.
知識點 判斷滑輪組的省力情況
闖關點撥 判斷使用滑輪組時所用的力F的大小,關鍵是看幾段繩子通過滑輪組拉著物體,即有幾段繩子承擔物體的重,不能根據動滑輪的個數來判斷省力的大小,也不能根據滑輪的總數來判斷省力的大。
分析和解 ①在圖A中,有三段繩子拉著物體,F=G/3,②在圖B中,有四段繩子拉著物體F=G/4,
、墼趫DC中,有五段繩子拉著物體,F=G/5
例2 如圖示,用滑輪組拉著重物在水平地面上勻速前進,在繩的端點A的作用力F=300 N,重物與地面間的摩擦力f為多大?將重物移動的距離為S=1 m,繩端A移動的距離為多少?不計滑輪本身的質量以及軸與輪間的摩擦?
知識點 滑輪組的實際應用及計算
闖關點撥 由圖中可見對于滑輪組,右側為定滑輪,左側直接拉物體的是動滑輪,與此動滑輪連接的繩子段數有三段,每段繩子的拉力是F,所以動滑輪拉物體力3F,對被拉物體再進行受力分析可知,重物在水平方向上受到滑輪組對它的拉力和地面的摩擦力,又由于重物沿水平面勻速運動,因此摩擦力與拉力大小相等.所以,滑輪對重物的作用力大小等于重物所受地面對它的摩擦力. f=3F,將重物移動1 m,與動滑輪連接的三段繩子的端點都應當移動1 m,所以繩端A移動的距離應為3 m.
答:900N 3m
例 3 一條繩子最多能承受1000N的拉力.請設計一個滑輪組,用這條繩子吊起3300N的重物,畫出滑輪組安裝示意圖.(動滑輪重及摩擦不計)
知識點 根據要求組裝滑輪組
闖關點撥 在處理這類問題時,首先要計算出承擔物重的繩子段數n ,即 n=G/F.注意n取整數,若計算出n是小數,都采用“入”的辦法.
分析和解 繩子的股數n=G/F=3.3取4,不能按四舍五入去處理.然后,根據 的數值及所需的拉力方向去確定動滑輪與定滑輪個數及繞線方法.如果不要求改變用力方向,則只需要用一個定滑輪,繞線如圖(甲);如果要改變用力方向,則需要兩個定滑輪,繞線如圖乙).
例 4 如圖所示,滑輪重1N,懸掛在彈簧秤下端,作用在繩端的拉力F是2N,物體G重100N,則彈簧測力計的示數是_________N,水平地面受到物體G的壓力是_________N.(不計摩擦)
知識點 滑輪的知識與其他知識的綜合運用
闖關點撥 該題應對研究對象進行受力分析并結合力的平衡知識求解.
分析和解 滑輪在豎直方向上受到豎直向下的重力1N,兩股繩豎直向下的拉力,其中每股繩上的拉力都是2N,
滑輪受到彈簧測力計豎直向上的拉力,由于滑輪處于平衡狀態,受到的是平衡力,彈簧測力計的示數是5N。
物體G放置在水平地面上,受到豎直向下的重力G=100N,繩子豎直向上的拉力F=2 N,還受到水平地面豎直向上的支持力N,由于物體靜止不動,它受到的是平衡力.
N=G-F=100N-2N=98N.
說明:水平地面對物體的支持力是98N,由于物體對水平地面的壓力和水平地面對物體支持力是大小相等,所以物體G對水平地面的壓力就等于98N.
例5 在不計機械自重和摩擦的情況下,能用10N的拉力剛好提起重20N物體的簡單機械有( )
A.一個動滑輪 B.一個定滑輪
C.杠桿 D.一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組
闖關點撥 根據題意,F=1/2G,A、D都符合要求;若使用杠桿,只要滿足動力臂是阻力臂的兩倍,也符合;使用定滑輪不能省力,所以B不滿足要求.
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