淺析滑輪組省力的教學

鄧承飛

八年級物理教科書第九章關于判斷滑輪組省力情況，課文中有這樣的例題：使用如圖1所示的滑輪組提升重物，至少要用多大的力？當重物被提升0.1m時，拉力的作用點移動多少？

該重物由三段繩子吊著，在不計動滑輪和繩所受的重力及滑輪軸上的摩擦的條件下，用重物的三分之一的力就能將重物提升，從而得知拉力作用點移動的距離是重物移動距離的三倍。即而解之。

從此例題可推廣到一般結(jié)論：在理想情況下，滑輪用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一。即：。有些同學在理解和應用時會出現(xiàn)一些問題：繩子繞行滑輪組時，既跨過定滑輪又跨過動滑輪，同學們在套用結(jié)論時經(jīng)常會分不清滑輪組中哪幾段繩子屬于上述公式中有效的“n”。而對于延伸出的由一根以上繩子組成的滑輪組省力的題目更是一頭霧水。此文針對以上兩點問題，將這些內(nèi)容歸納，總結(jié)，分類教學。

一、對滑輪組只用一根繩子繞行的教學

如圖2所示，滑輪組中僅有一根繩子。在這類問題中確定“幾段繩子”是關鍵但難以理解，特別是用于拉的那一段是否屬于“幾段繩子”內(nèi)。這個問題可以這樣進行講解：如果用于拉的那一段跨過定滑輪，則此段繩子不計入段數(shù);如果跨過動滑輪，就應計入段數(shù)。

如圖2（a），用于拉的那一段跨過定滑輪，因此重物和動滑輪的總重量由4段繩子吊起。如圖2（b），手提的那一段跨過動滑輪，因此重物和動滑輪的總重量由5段繩子吊起。

二、對于滑輪組由幾根繩子繞行的教學

如圖3（a）、3（b）及圖4（a）、4（b）四種類型，可用一種較易于學生接受的方法。此方法用到的力學原理有：

① 一根繩子各點受力相同;

② 力的平衡原理。

下面舉例分析，且不考慮動滑輪、繩子重力及摩擦力。

例1 如圖3（b），該滑輪組由3根繩子組成。分析時，從手拉的這段開始，若拉力為F，則繩子A、B段所受到的拉力均為F（見原理①），C段受到的拉力F1=2F，同理F2=2F1=4F。根據(jù)力的平衡原理G=F+2F+4F;有F=G。

例2 如圖4（b），A、B、C三段繩子所受到的拉力均為F（見原理①），D段所受到的拉力F1=2F（原理②），根據(jù)力的平衡原理：

G=FB+FE+FC=F+2F+F=4F，有F= G。其他兩個類型均可用此方法求解。圖3（a）：F= G;圖4（a）：F= G。這種方法對于第一大類型同樣適用。