滑轮组
知识点 滑轮组
1.滑轮组是由定滑轮和动滑轮组合而成,既能省力,又能改变力的方向,但是同时必须要多费距离。
2.滑轮组省力情况
使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一,即F动=G物,此公式成立的条件:忽略滑轮的重力以及绳、轮摩擦。若忽略摩擦但考虑动滑轮的重力时,此公式变为:F动=(G物+G动)。
物体上升的距离与绳自由端移动的距离关系为:h物=s绳。
3.判断滑轮组承担物重的绳子股数
确定滑轮组承担物重的绳子股数不能只数定滑轮和动滑轮的个数,绳子的股数是指“直接承担”物重的绳子股数,可先看动滑轮个数,每只动滑轮由两股绳子承担,再看绳子的固定端是在定滑轮还是动滑轮上。如果绳子的固定端在定滑轮上,承重绳子的股数n为动滑轮个数的2倍。如果绳子的固定端在动滑轮上,承重绳子的股数n为动滑轮个数的2倍再加1。
也可以采用“隔离法”判断,在动滑轮与定滑轮之间画一虚线如图所示,虚线以下与动滑轮接触的绳的股数之和为承担物重绳子的股数n,如图所示是由5股绳子承担物重,则F=G。
4.滑轮组的组装
在组装滑轮组时,首先根据拉力与总重力之间的关系,确定动滑轮个数,原则是n为奇数时,绳子以动滑轮为起始,用一个动滑轮时有3股绳子承担,其后每增加一个动滑轮增加2股绳子,如n=5,则需两个动滑轮;n为偶数时,绳子从定滑轮为起始,这时所有动滑轮都只用两股绳子承担,如n=4,则需两个动滑轮。
其次,按要求确定定滑轮个数的原则是—个动滑轮一般配一个定滑轮,力的作用方向不要求改变时,偶数段绳子可减少一个定滑轮;要改变力作用方向需增加一个定滑轮。
拓展:滑轮和滑轮组不但可以在竖直方向上使用,也可以在水平方向上或其他方向上使用,例如,滑轮组用几段绳子拉着物体在水平面上做匀速直线运动,拉力就是物体所受摩擦力的几分之一,即:F拉=Ff。
绳自由端移动的速度v和物体移动速度v物的关系为v=nv物。
只要数出有几段绳子吊着动滑轮,就可算出n等于几。滑轮组的设计原则是:奇动偶定,一动配一定,偶数减一定,变向加一定。
例1 如图所示,物体A在同一水平面做匀速直线运动,图1中人对绳的拉力是F1,图2中人对绳的拉力是F2,比较它们的大小,正确的是( )
A.F1>F2 B.F1=F2
C.F1<F2 D.无法判断
解析:同一物体A在同一水平面做匀速直线运动,则物体A对水平面的压力相等,接触面的粗糙程度相同,所以滑动摩擦力f大小相等,由图1知,滑轮组由2段绳子承担拉力,则F1=f;由图2知,滑轮组由3段绳子承担拉力,则F2=f,所以F1>F2。
答案:A
点拨:解决此题要学会对滑轮组的特点进行正确的分析,要正确分析出承担力的绳子股数。
易错点 判断不清滑轮绳子股数出现错误
由于定滑轮、动滑轮组成的滑轮组在使用时,绳子的绕法不同,承担物重绳子的股数就不同,由于判断不清,就会导致错误。
例2 同一物体沿相同水平地面被匀速移动,如下图所示,拉力分别为F甲、F乙、F丙,不计滑轮与轻绳间的摩擦,比较它们的大小,则( )
A.F甲<F乙<F丙 B.F甲>F乙>F丙
C.F甲>F乙=F丙 D.F甲=F乙>F丙
解析:错选A、C、D,错选的原因是对滑轮的使用情况不清楚。由图可知,甲是定滑轮不省力,F甲跟物体所受摩擦力相等,乙图是动滑轮,F乙为物体所受摩擦力的一半,丙图是滑轮组,F丙为物体所受摩擦力的三分之一,所以F甲>F乙>F丙,故选项B正确。
答案:B