1、滑轮组:
如果既需要改变力的方向,又需要省更多的力,单独使用定滑轮或动滑轮都无法满足我们的需要,于是就需要滑轮组,即把定滑轮和动滑轮组合在一起的装置——滑轮组.滑轮组同时具备定滑轮和动滑轮的特点.
(1)滑轮组的概念:由定滑轮、动滑轮组合而成的机械装置就是滑轮组.
(2)滑轮组的特点:使用滑轮组既能省力,又能改变动力的方向,但肯定费距离.
(3)滑轮组的作用:既能省力,又能改变动力的方向.
(4)对于理想的滑轮组(不计摩擦、绳重和动滑轮重力)来说:
① 若重物处于匀速运动状态,绳子自由端拉力的大小始终等于重物重力的1/n ,即F1= G物/n;若只忽略摩擦和绳重,则拉力的大小等于重物重力和动滑轮重力之和的1/n ,即F1= (G物+G动滑轮)/n;
② 绳子自由端移动的距离SF1(或vF1) = n倍的重物移动的距离SG(或vG).
③ 绳子自由端拉力的方向由滑轮组的绕线方式决定;
2、有关滑轮组的部分内容详释:
(1)根据滑轮组实物图或滑轮组示意图确定绳子的自由端拉力与重物重力的大小关系:
根据滑轮组实物图或滑轮组示意图确定绳子的自由端的拉力与重物重力的大小关系问题,实际就是求解滑轮组省力情况的问题(即省了多少力?或F=?G),也是求解n为多少的问题.
① 滑轮组有几股绳子承担物重,n就是多少,当然,绳子的自由端的拉力就是物重的1/n.应该注意的是:绳子的自由端最后绕过定滑轮时不承担物重;绳子的自由端最后绕过动滑轮时则承担物重.
② 判断有几股绳子承担物重的方法:如图所示,在定滑轮和动滑轮之间画一条虚线,数出承担物重的绳子股数n,即与虚线相交的绳子股数n(务必注意:不包括绳子的自由端最后绕过定滑轮的那股绳子!因为它不承担物重.)
(2)根据滑轮组实物图或滑轮组示意图确定绳子的自由端拉过的绳长与重物移动的距离的数量关系:
因为滑轮组的特点是:可以省力,又能改变动力的方向,但肯定是费距离.所以,根据滑轮组实物图或滑轮组示意图确定绳子的自由端拉过的绳长与重物移动的距离的数量关系问题,实际就是求解重物移动的距离是绳子的自由端拉过的绳长的几分之几的问题,或者说,求解绳子的自由端拉过的绳长是重物移动的距离的几倍的问题.
如图所示,根据数学原理不难分析出,滑轮组有几股绳子承担物重,绳子的自由端拉过的绳长就是重物移动距离的几倍.
(3)组装滑轮组方法:
① 首先根据公式n=G物/F或n=(G物+G动滑轮)/F,求出承担物重绳子的股数n;
② 根据n的奇偶性,结合题目的具体要求(绳子的自由端拉力的方向:向上或向下),确定滑轮个数.确定定滑轮个数的原则是:一个动滑轮应配置一个定滑轮,当动滑轮上为偶数股绳子时,可减少一个定滑轮,但若要求改变力的作用方向时,则应再增加一个定滑轮.(具体方法见下表)
③ 滑轮组绕线原则:奇动偶定,先里后外,绕线不能重复.
④ “奇动偶定”:绳子股数为奇数时,则绳头要固定在动滑轮上;绳子股数为偶数时,则要固定在定滑轮上(或固定在固定位置上).
⑤ n与滑轮个数的关系:
a.n-1≤滑轮总个数≤n;不变向时,滑轮总个数 = n-1;变向时,滑轮总个数 = n.
b.不变向时,偶数减一定(定滑轮少一个);奇数减一等(定、动相等,等于(总数-1)/2);
c.变向时,偶数各一半(定、动相等,各占一半);奇数加一定(定滑轮比动滑轮多一个).