平衡力巧解滑轮组有关问题

李 婧

(江苏省仪征市实验中学 211400)

初中生生学习了简单机械的有关知识后，在处理简单机械中有关滑轮组的问题经常会束手无策，遇到一些特殊情况，更是无从下手，感觉解答此类问题时很难.这是初中物理的难点知识，我们教师不妨引导学生从另一个视野切入，掌握一种解题方法，先分析确哪个是定动滑轮，哪个是定滑轮，利用平衡力的知识解决此类的问题，将复杂问题简单化，让学生能游刃有余解决有关滑轮组的问题.笔者经过多年的实践，将这类问题进行归纳整理，以有助于教师教，学生学.下面举几种不同情况下有关滑轮组利用平衡力解决问题的例子，仅供大家参考.

一、滑轮组竖直放置时

例1 把质量相等的A、B两物体挂在如图1滑轮组下面，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，放手后将会出现什么情况？( )

A．A上升 B．A下降 C．A、B均静止 D．无法判断

图1

分析利用动滑轮、定滑轮的省力特点结合平衡力的知识分析解答此题.由于不计绳子、滑轮的重力和摩擦力，左边的是定滑轮，右边的是动滑轮，B物体挂在动滑轮上被两根绳子往上拉着，根据力的平衡知识知道每根绳子上的力F与B物体的重力关系有：2F=G，得F=0.5G，而重物A的重力为G，定滑轮具有只改变力的方向，不能省力的特点，故A物体向下的拉力为G，由于G>0.5G，即G>F，所以A下降，B上升.故选B.

点评此题考查了动滑轮、定滑轮的省力特点，属于基础题目，教师在讲解此题时应当注意渗透平衡力的知识，让学生学会受力分析，为下面更复杂的滑轮组题目打下基础.

二、滑轮组水平放置时

例2 如图2所示，弹簧测力计A和B及滑轮组均处于静止状态，F=10 N，若不考虑测力计重、滑轮重及摩擦，弹簧测力计A和B的示数应分别为( ).

A．30N和30N

图2

B．30N和20N

C．20N和20N

D．20N和30N

分析分析可知左边的是定滑轮，右边的是动滑轮，但本题不需要判断；连接滑轮组的同一根绳子上的拉力都是相等的，对于轮子来说，向左的拉力等于向右的拉力，有几段绳子拉着轮子，弹簧测力计的示数就是拉力的几倍；根据平衡力知识，A弹簧测力计连接的轮子中共有三段绳子承担拉力，则：FA=3F=3×10N=30N；对于B弹簧测力计连接的轮子中共有两段绳子承担拉力，则：FB=2F=2×10N=20N；故选B.

点评此题看上去是滑轮组的使用，但实际是平衡力的知识应用，运用平衡力只是分析学生比较容易理解，即弹簧测力计的示数等于绳子对滑轮的拉力之和，这样解决问题不需要学生判断滑轮究竟是动滑轮还是定滑轮，方便简单不易错.

图3

例3 如图3所示，某人拉着绳的自由端匀速向左运动时，测力计B的示数是600N，那么在不计绳和轮重以及摩擦的情况下，下列关于测力计A的示数和汽车受到摩擦力大小的说法中，正确的是( ).

A．1200N 1800N B．1200N 1200N

C．1800N 1800N D．1800N 1200N

分析由图分析可知左边的是定滑轮，右边的是动滑轮，由上一题分析可知连接滑轮组的同一根绳子上的拉力都是相等的，有几段绳子拉着动滑轮，绳子自由端的拉力就是动滑轮拉物体拉力的几倍；不计绳和滑轮重以及摩擦的情况下，由于某人拉着绳的自由端匀速向左运动时，汽车水平匀速移动，所以整个装置处于平衡状态，根据平衡力可知动滑轮对车的拉力大小等于摩擦力，所以，f=F拉=1800N.故选A.

点评本题考查滑轮组拉力的计算、二力平衡的条件的应用，根据平衡力的知识解答学生较容易理解，即弹簧测力计的示数等于绳子对滑轮的拉力，学生只要数清楚几股绳子就可以了，这样分析解题学生不易出现错误.

三、人在篮中自提时

例4 人的体重为500N，吊篮重为700N，人要将吊篮匀速吊起，求下面两种情况下人的拉力(不计滑轮、绳重及摩擦)．

图4

(1)如图4甲，人站在地面上，至少要用____N的力拉绳．

(2)如图4乙，人站在吊篮中至少要用____N的力拉绳．

点评此题考查滑轮组绳子拉力的计算，难点在(2)要把动滑轮、人和吊篮看着整体分析，利用平衡力的知识进行受力分析，是解答此题的关键.

综上分析可知，对于滑轮组的问题，学生要理解定滑轮只能改变力的方向，不能省力的特点；动滑轮在理想情况下可以省二分之一的力；滑轮组要找准作用在动滑轮上绳子的根数.在实际解决滑轮组的问题时要学会受力分析，结合平衡力的知识，让复杂的问题简单化，能够帮助学生轻松地解决这类问题，同时又培养了学生综合运用和分析问题的能力，激发了学生学习的兴趣.教师在平时的教学中应注意引导学生总结解题的方法，找出规律，相信这样持之以恒一定能够取得较好的效果.