初中物理中关于滑轮问题受力分析的探讨获奖科研报告

初中物理中关于滑轮问题受力分析的探讨获奖科研报告关键词：滑轮问题受力分析

前言

初中学生经常会遇到滑轮组问题，然后会按照“使用滑轮组的时候，重物以及滑轮的总重量通过几根绳子来进行承担的，这样一来提起的重物就是总重量的几分之一”来进行判断。在求解平衡方程的时候可以得出这样的结论：分析滑轮的具体受力情况应该遵守两条原则（1）同样的一根绳子在各处拉力是要相等的，（2）在平衡的时候，轴上的力是轮上力的2倍大。

一、力产生的具体条件

如果力不同，产生的条件也是不一样的，某种力具备产生的条件，那么这种力一定会存在，否则相应的物体就不会感受到这种力的存在，这也是比较基本的一种判断方法。具体的力学当中主要有比较常见的三种力：第一，地球表面以及附近的一些物体受重力的一种作用，第二，与研究的物体进行直接接触，物体发生变形的作用，这是一种弹力的作用，这种力的表现形式是多样性的，比如我们经常提到的压力，拉力以及支持力等等，第三，当两个具备弹力的物理做相对运动的时候，或者想要做相对运动的时候，这两个物体就会存在摩擦力[1]。简单地来讲，弹力产生需要两个条件：需要进行直接的接触以及会发生弹性形变的现象。那么摩擦力会在这两个条件再加上“具备相对运动或者相对运动的趋势”的基础之上进行产生。但是很多时候力产生是否满足这些条件是比较难以判断的，这时候就可以运用到第二个相关的判断依据。

二、力的效果

关于力的产生条件是非常容易判断的，但是想要判断属于弹力或者摩擦力就不是很容易。比如，静摩擦力在产生的过程当中相对运动就变得非常的微妙，是否存在相对运动以及具体什么样的相对运动非常难说清楚。这种时候，就需要使用力的具体作用来进行判断，力主要有两个作用，一个作用可以使物体发生形变的作用，另一个会使动态发生改变，这样的话就可以进行假设的分析，如果力存在或者不存在的时候，会出现一个什么样的效果，从而达到最终的效果[2]。

三、根据实验完成习题的练习

为了使学生可以比较深刻理解滑轮的有关问题，可以通过实验的方式进行学习。如果只是简单的让学生写出实验的相关报告、根据相应的数据算出机械效率，这样是不够的。想要真正的掌握实验的相关内容，就必须要指导学生做好实验的同时，练习习题是最好的一个方法，主要的实验习题：（1）在组装滑轮组的时候，为了可以比较准确以及迅速地穿绕绳子应该采取什么样的好办法？（2）这个实验当中会给一个定滑轮以及一个动滑轮，那么实验还需要其他的哪些实验材料？（3）在选定上述器材之后，画出一个最省力的具体实验装置图。（4）该实验当中钩码为什么要进行匀速上升？（5）实验当中想要测量钩码上升的距离以及弹簧移动的距离可以采取什么样的办法？注意事项是什么？（6）在上面的滑輪组实验当中，如果对所挂钩码增加重力，滑轮组机械的效率会产生什么变化？为什么会产生这种变化[3]？

四、掌握含有机械效率η的计算方法

在进行滑轮组机械效率的计算时，一定要在弄清楚力、距离以及功的具体关系之后，再利用公式η=W有用/W总进行计算，一定要按照题目的顺序进行解答。关于滑轮组，不管考不考虑额外功，距离的关系都是一个定数。对于一般绳子绕制而成的相关滑轮组，如果动滑轮以及重物是由n股绳子进行承担的，那么绳子自由端动力通过的具体距离S动和有用阻力通过具体距离S是呈倍数关系的，即n倍，S动=nS。力的相应关系是需要根据具体情况而定的，如果不考虑相应的额外阻力，并且滑轮组带动物体进行匀速上升时，那么绳子自由端的具体拉力跟物体总重的相关关系F=G/n，如果滑轮组在带动物体的情况下在水平面上做匀速的具体直线运动，那么绳子自由端的相关拉力F以及物体受到的摩擦力的具体关系为F=f（如果考虑额外阻力时，那么F′=F/η（F′主要为考虑额外阻力时相应绳子自由端的具体拉力）。功的具体关系：W总=W有/η，W总=W有-W额。方法指导：在含有机械效率η的题目当中，不管η是已知还是未知的，如果进行计算的时候都将会先从η进行入手。据η=W有/W总得：W有=ηW总，而W总=FS，W有=F有·S有，然后代入得F有S有=ηFS，S与S有存在的具体关系S=nS有，因此F有=n·ηF。由此式可清楚地看出，在此式四个物理量当中如果知道任意的其中三个，那么通过步骤非常的容易求取第四个物理量[4].