由分析受力來理解滑輪

滑輪是一種特殊的杠桿，用杠桿的平衡條件分析得出的力的情況和力與運動的關系是吻合的.我們來看下面兩點.

一、一根繩子力相等

無論是定滑輪、動滑輪還是滑輪組，只要在同一根繩子上，不管繩子有多長，也不管繩子繞過多少滑輪，繩子上的力總是相等的.

例1 用定滑輪沿不同的方向提升重物，如圖1所示，判斷F1、F2、F3的大小關系.

分析： 要提起物體，繩子必須對重物施加向上的大小為G的拉力，繞過滑輪，不論方向如何，力的大小都等于被提起的物體的重力，所以F1=F2=F3 .

也可以這樣分析：以滑輪中心為支點，G為阻力，F為動力，因阻力臂=動力臂=滑輪半徑，所以無論F方向怎樣，在圖1中始終有F1=F2=F3 .

二、滑輪所受的力平衡

滑輪靜止或做勻速直線運動時，滑輪受到相反方向上的力相互平衡.

例2 如圖2，用動滑輪勻速豎直提升重物，分析拉力F與物體重G的關系.

分析： 若不計滑輪重，動滑輪處于平衡狀態，如圖2（甲），則2F=G，即F=G.

若動滑輪的重力為G0，如圖2（乙），則2F=G+G0，即F=（G+G0）.

例3 如圖3所示的裝置處于平衡狀態，若滑輪重、繩重以及摩擦均忽略不計，則G1∶G2為（）.

A． 1∶1B． 2∶1C． 1∶2D． 1∶3

分析： 依據一個繩子上的力相等，則每段繩子上受到的拉力都是F，且動滑輪處于平衡狀態，所以F=G2，G1=2F=2G2，故選B.

例4 如圖4，用滑輪組勻速拉動水平面上的物體，若所用的拉力F為10 N，物體受到的摩擦力是多大？

分析： 根據一根繩子力相等，動滑輪對物體產生3F的拉力.又因物體做勻速直線運動，則物體受到的摩擦力與3F平衡，所以f =3F=30 N.

例5 如圖5所示的裝置中，當人用力向右拉滑輪時，物體A恰能勻速直線運動，此時彈簧測力計的讀數為3 N，忽略滑輪、繩與測力計重及滑輪與軸間的摩擦，則人的拉力F為（）.

A． 3 NB． 4 NC． 6 ND． 8 N

分析： 依據一根繩子所受拉力相等，彈簧測力計對動滑輪的拉力及物體對動滑輪的拉力都等于3 N，又因動滑輪做勻速直線運動，水平方向上受力平衡，所以F=2 f =2×3 N=6 N.

例6 用如圖6所示的裝置勻速拉起重為G的物體（不計摩擦、滑輪重及繩重），求拉力F與G的關系.

分析： 依據一根繩子力相等，滑輪兩邊力平衡，在圖中標出各繩子所受拉力（圖略），有4F=G，所以，F=G.

例7 如圖7，動滑輪重5 N，物體G的重力為15 N，用力F使物體勻速上升，求所用力F的大?。ú挥嬆Σ粒?

分析： 根據同一根繩子受力相等，標出各繩子所受力（圖略），以滑輪為研究對象，再依據滑輪在豎直方向受力平衡，有

F=2G+G0=2×15 N+5 N=35 N.

例8 如圖8所示，在忽略滑輪自重和摩擦的情況下，當滑輪平衡時，拉力F=______G.

分析： 根據每個滑輪上繩子所承受力的特點，在圖上標出每一股繩子所承受力的大?。▓D略），可得物體受到的總的拉力是7F，又因物體處于平衡狀態，所以有7F=G，即F=G.