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初中物理滑輪問題及答案

教育 更新时间:2024-12-28 15:43:57

問題:動滑輪是省力杠杆,可以省一半的力,但會費距離,拉力移動的距離是物體移動距離的2倍;在解題時有一種“另類”的動滑輪,好像是動滑輪“反”着用,這種“另類”的動滑輪有什麼特點?如何理解呢?

初中物理滑輪問題及答案(初中物理有問有答)1

解析:滑輪是變形的杠杆,我們可以用杠杆的平衡條件分析各種滑輪的特點,包括這種“另類”的動滑輪。
  • 如圖所示是這種滑輪的支點、動力、阻力、動力臂和阻力臂;

初中物理滑輪問題及答案(初中物理有問有答)2

  • 從圖中很容易得出這種滑輪的動力臂是阻力臂的一半,如果不計繩重、摩擦和滑輪的重,結合杠杆的平衡條件我們可以得出動力F=2G,如下圖所示。

初中物理滑輪問題及答案(初中物理有問有答)3

通過以上分析可知:這種“另類”的動滑輪實質上是一個費力杠杆,由杠杆的特點可知:它費力但會省距離,即拉力移動的距離s是物體移動距離h的1/2 。

其實我們還可以運用受力分析的方法進行分析,即當滑輪靜止或勻速直線運動時,滑輪所受的力是平衡力。
  • 如下圖所示,如果不計繩重、摩擦和滑輪的重,此時滑輪受到向上的拉力F和兩側繩子向下的拉力,由于是同一根繩子,所以兩側向下的力是相等的,大小均為F2,此時滑輪勻速直線運動,所受力為平衡力,因此F=2F2,很明顯向下的拉力F2=G,所以F=2G。

初中物理滑輪問題及答案(初中物理有問有答)4

  • 利用受力分析我們還很容易理解如果考慮滑輪自重的情況,如下圖所示,此時滑輪除了受到向上的拉力F和兩側繩子向下的拉力F2,還受到自身的重力,由平衡關系可知F=2G G動,需要特别注意的是不是2(G G動)!

初中物理滑輪問題及答案(初中物理有問有答)5

(說明:考慮滑輪自重的情況也可以用杠杆的平衡條件來解釋,因為要用到高中知識,所以這裡不做介紹。)

  • 這種“另類”的動滑輪同樣可以水平使用,如下圖所示,現在你能明白圖中力的關系了嗎?

初中物理滑輪問題及答案(初中物理有問有答)6

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