Question

物理滑轮组问题

如何判定有几根绳子有效拉动重物（即在“力就是物体和动滑轮总重的n分之一”这一定律中，如何判断n是几，详细回答，不要只告诉我画条线来判断）

Answer 1

一、引导学生应用多种方法推出F=G总／n的结论

由一根绳子穿绕而成的滑轮组，若承担动滑轮和重物的绳子有n股，作用在绳子自由端的拉力为F，动滑轮及重物的重力分别是G动、G物。拉力F作用在滑轮组上，使动滑轮及重物均上升h，则挂在动滑轮上的每股绳子都缩短了h，于是作用在绳子自由端的拉力F移动的距离为S=nh。此时，拉力对滑轮组所做的功W1为:

滑轮组克服自重及物体重力所做的功W2为:

若不计摩擦，则根据功的原理有W1=W2，

即 F·nh=G总h ∴F=G总／n

当然，若滑轮组处于平衡状态，对它及重物进行受力分析，根据力的平衡条件也不难得到F=G总／n。

通过以上分析推导，学生会清楚认识到:“使用滑轮组工作时，动滑轮和重物的总重由几股绳子承担，提起重物所用的力就是它们总重的几分之一；并且作用在绳子自由端的拉力移动的距离为重物移动距离的几倍。”即F=G总／n，S=nh。

二、指导学生明确F=G总／n成立的条件

在上面的分析指导中，实际上对滑轮组的工作做了如下几点限制:

1．重力是阻力，把重物举高是我们的目的；

2．滑轮组用一根绳子穿绕而成．绳子的质量及各种摩擦均忽略不计。

3．动力作用在绳子的自由端；

4．物体处于匀速运动或静止状态。

以上四点即为F=G总／n必须满足的四个条件。

三、指导学生弄清为什么推出F=G总／n必须满足以上四个条件

科学研究中处理问题时，常把复杂的问题在一定条件下简化或理想化，得出结论；又在这个基础上，联系实际加以扩充，这是物理学研究中常用的科学方法。

第一个条件限制重物只能在竖直向上的方向运动；第二个条件则保证了同一根绳子各处拉力相等；第二个条件可以保证使用滑轮组要达到省力或改变力的方向的目的；第四个条件保证了滑轮组、物体均处于平衡状态。通过这一指导不仅使学生体会了物理学上研究问题的思想和方法，也为进一步深入研究滑轮组埋下伏笔。

四、指导学生会用F=G总／n解答有关习题

用F=G总／n解答的习题常见的有下面两类:

1．判断使用滑轮组省力的情况

在忽略滑轮和轴之间的摩擦及绳子与滑轮之间的摩擦时，使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重量由几股绳子承担，提起重物所用的力就等于总重量的几分之一，即F=G总／n（G动－G物）／n，若同时忽略不计动滑轮重量，则提起重物所用的力就等于重物重力的几分之一，即F=G物／n。因此，解决问题的关键是弄清绳子的股数怎样确定。为了正确迅速地确定绳子股数n．这里介绍一种简便的方法:

l）根据动滑轮、定滑轮定义判断出滑轮组中的定滑轮和动滑轮。

2）将所有定滑轮用手或纸盖住。

3）数直接与动滑轮连接在一起的绳子（包括挂在动滑轮框子小钩上的绳子）。
2、按要求设计并且组装滑轮组方法如下:

①根据F=G总／n或F=G物／n求得n=G总／F或n=G物／F，这时n值应做归一处理．如G总=400牛顿、F=90牛顿，n=G总／F=400／90=4.4应取n=5。

②根据n为奇数还是偶数、及是否改变力的方向，按下表即可确定绕绳方法及动滑轮、定滑轮个数（注意:动滑轮个数N动的确定采用去尾法，如n=5时，N动=n／2=5／2=2.5，应取n=2）。

五、指导学生对几根绳子穿绕而成的滑轮组进行分析计算

由几根绳了穿绕的滑轮组，根据物体的平衡条件，对每个滑轮纽及物体分别进行受力分析，求解平衡方程就能得出结论；在分析滑轮受力情况时应把握住两条原则:①同一根绳了各处拉力相等．②滑轮组平衡时作用在轴上的力为作用在轮上力的2倍。

Answer 2

在动滑轮和定滑轮之间画条虚线，虚线一下凡是与动滑轮连接的绳子都是受力绳子。

Answer 3

首先要记住一点，绳子绕过滑轮，绳子的张力是不变的，就是拉力相等

至于具体分析n的方法，在具体例题中练习吧

Answer 4

看有几段绳子向上吊着重物

Answer 5

12.3 测量滑轮组的机械效率