物理滑輪問(wèn)題應(yīng)用論文

時(shí)間:2022-05-06 07:08:00

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物理滑輪問(wèn)題應(yīng)用論文

滑輪是個(gè)周邊有槽,可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子。下面談?wù)勍ㄟ^(guò)分析滑輪轉(zhuǎn)軸解決兩類滑輪問(wèn)題的方法。

一、分析轉(zhuǎn)軸判斷滑輪類型

對(duì)機(jī)械中的各個(gè)滑輪,先假設(shè)通過(guò)滑輪作用的物體被拉動(dòng),對(duì)照物體被拉動(dòng)時(shí)滑輪轉(zhuǎn)軸的情況進(jìn)行判斷:

①物體拉動(dòng)時(shí),滑動(dòng)轉(zhuǎn)軸位置靜止不動(dòng)時(shí)滑輪是定滑輪。如圖1—(a)

②物體拉動(dòng)時(shí),滑輪轉(zhuǎn)軸位置隨差物體的移動(dòng)而移動(dòng)的是動(dòng)滑輪。如圖1—(b)

二、分析轉(zhuǎn)軸確定動(dòng)滑輪上的力的作用情況

在人教版教材中,分析動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)敘述為“是一個(gè)動(dòng)力臂(L1)為阻力臂(L2)二倍的杠桿”。(如圖2)根據(jù)力的平衡條件“動(dòng)滑輪可省一半力”。在教學(xué)中,發(fā)現(xiàn)學(xué)生常誤解為“只要是動(dòng)滑輪,動(dòng)力就是阻力的一半?!惫P者嘗試以下方式說(shuō)明,能幫助學(xué)生更好理解,現(xiàn)說(shuō)明如下:“作用在滑輪邊緣上的力F1的力臂(L1)是作用在滑輪轉(zhuǎn)軸上的力F2的力臂(L2)的二倍。根據(jù)杠桿平衡條件,作用在滑輪轉(zhuǎn)軸上的力是作用在滑輪邊緣上的力的二倍”。

下面結(jié)合例題示范說(shuō)明。

[例一]力F作用在滑輪上,使重物G勻速上升,滑輪安裝如圖3所示。不計(jì)滑輪重量及摩擦力,則下列說(shuō)法正確的是()

A、這是動(dòng)滑輪,F(xiàn)=1/2G。

B、這是定滑輪,F(xiàn)=G。

C、這是動(dòng)滑輪,F(xiàn)=2G。

D、這是定滑輪,F(xiàn)=2G。

解析:首先,因?yàn)橹匚锉惶嵘龝r(shí),滑輪轉(zhuǎn)軸跟隨向上移動(dòng),所以判斷這是個(gè)動(dòng)滑輪。其次,由于力F作用在滑輪轉(zhuǎn)軸上,重力G通過(guò)繩子作用于滑輪邊緣,所以F=2G。應(yīng)選C。

錯(cuò)解1:誤認(rèn)為是定滑輪,不省力,而選B。

錯(cuò)解2:認(rèn)為動(dòng)滑輪省一半力,而選A。

[例2]分別用如圖4—(b)所示裝置勻速提升相同重物。不計(jì)滑輪重力及摩擦力,那么F1F2大小關(guān)系和滑輪屬于情況是()

A、(a)圖中滑輪為定滑輪,(b)圖中滑輪為動(dòng)滑輪,F(xiàn)a>Fb。

B、(a)圖中滑輪為定滑輪,(b)圖中滑輪為動(dòng)滑輪,F(xiàn)a<Fb。

C、(a)圖中滑輪為動(dòng)滑輪,(b)圖中滑輪為定滑輪,F(xiàn)a<Fb。

D、(a)圖中滑輪為動(dòng)滑輪,(b)圖中滑輪為定滑輪,F(xiàn)a=Fb。

解析:根據(jù)杠桿平衡條件,可知作用在杠桿左端上的力F是相同的。設(shè)想重物被提升時(shí),(a)圖中轉(zhuǎn)軸位置發(fā)生移動(dòng),所以是動(dòng)滑輪;(b)圖中滑輪轉(zhuǎn)軸位置固定不動(dòng),所以是定滑輪。(a)圖中作用在滑輪轉(zhuǎn)軸上的力F是作用在滑輪邊緣上的力F1的二倍,所以Fa<F。(b)圖中F=Fb,則Fa<Fb,應(yīng)選C。

[例3]用如圖5——(a)(b)所示裝置勻速拉起相同重物G,不計(jì)滑輪重力和摩擦力,那么Fa=G,F(xiàn)b=G。

解析:(a)圖中,重物提升時(shí),三個(gè)滑輪的轉(zhuǎn)軸都固定不動(dòng),都是定滑輪,不省力所以Fa=G。

(b)圖中,重物提升時(shí),甲、乙滑輪轉(zhuǎn)軸跟隨移動(dòng)是動(dòng)滑輪,丙滑輪轉(zhuǎn)軸固定不動(dòng)是定滑輪。作用在甲滑輪轉(zhuǎn)軸上的力G是作用在甲滑輪邊緣上的力F甲邊的二倍,所以F甲邊=1/2G。作用在乙滑輪轉(zhuǎn)軸上的力F乙=F甲邊。且F2是作用在乙滑輪邊緣上的力F乙邊的二倍,所以F乙邊=1/4G。則通過(guò)定滑輪丙后Fb=F乙邊=1/4G。