在初中物理有这样的一道题:“如图所示,两个物体的物重分别为G1和G2,忽略滑轮自重和摩擦。当滑轮平衡时,G1和G2之比是多少?”
像这一类的滑轮组就像是楼梯一样,所以多年来我都把它称为是阶梯型的滑轮组。
对于阶梯型滑轮组的分析,有相当一部分学生习惯地认为有n个动滑轮,就要省1/(2n)的力。若是如此,像这一题,有一个动滑轮就能省1/2的力,即:G1:G2=1:2。这种分析方法对不对呢?我们不妨再看一题:
如图1所示,在忽略滑轮自重和摩擦的情况下,当滑轮平衡时,拉力F=__________ G。
在这一题中,三个滑轮都是动滑轮,那么是不是F=1/6G呢?其实不是。可见,对滑轮组的分析不是看有几个动滑轮,而是看有几股绳子承受力的大小。无论是动滑轮还是定滑轮,每一个滑轮上都有3股绳子承受力的作用,如图2。第2、3两股绳子在滑轮的两边,是同一根绳子,它们所承受的力的大小是相等的,即F2=F3;在不考虑动滑轮的重和绳子与滑轮之间的摩擦的情况下,第1股绳子所承受的力的大小等于第2、3两股绳子承受力的和,即F1=F2+F3。我们可以在此基础上对复杂滑轮组进行分析。
例1 如图3所示,物体G重为80N,若绳重、轮重及摩擦不考虑,当物体G静止时,力F为_________N。
[分析]根据每个滑轮上三股绳子所承受力的特点,可以在图上标出每一股绳子所承受力的大小。由图上分析的结果可以看出G=4F,G=80N,所以F=20N。
例2 如图4所示,在忽略滑轮自重和摩擦的情况下,当滑轮平衡时,拉力F=____________ G。
[分析]根据每个滑轮上三股绳子所承受力的特点,在图上标出每一股绳子所承受力的大小。由图上分析的结果可以看出G=4F+2F+F=7F,所以F=1/7G。
例3 如图5所示,用力F将重物匀速提起,摩擦、滑轮重不计,则物体重G与力F的关系为( )
A、F=G B、F=1/2G C、F=2G D、无法确定
[分析]对于这一题,有的学生看到这是个动滑轮,就会选B,而对选C很是不理解。而如果用一个滑轮上的三股绳子所承受力的特点去分析,就不会有什么疑问了。如图上分析可以看出F=2G。