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1、初中物理中關(guān)于滑輪問(wèn)題受力分析的探討優(yōu)秀獲獎(jiǎng)科研論文
關(guān)鍵詞:滑輪問(wèn)題 受力 分析
前言
初中學(xué)生經(jīng)常會(huì)遇到滑輪組問(wèn)題,然后會(huì)按照“使用滑輪組的時(shí)候,重物以及滑輪的總重量通過(guò)幾根繩子來(lái)進(jìn)行承擔(dān)的,這樣一來(lái)提起的重物就是總重量的幾分之一”來(lái)進(jìn)行判斷。在求解平衡方程的時(shí)候可以得出這樣的結(jié)論:分析滑輪的具體受力情況應(yīng)該遵守兩條原則(1)同樣的一根繩子在各處拉力是要相等的,(2)在平衡的時(shí)候,軸上的力是輪上力的2倍大。
一、力產(chǎn)生的具體條件
如果力不同,產(chǎn)生的條件也是不一樣的,某種力具備產(chǎn)生的條件,那么這種力一定會(huì)存在,否則相應(yīng)的物體就不會(huì)感受
2、到這種力的存在,這也是比較基本的一種判斷方法。具體的力學(xué)當(dāng)中主要有比較常見(jiàn)的三種力:第一,地球表面以及附近的一些物體受重力的一種作用,第二,與研究的物體進(jìn)行直接接觸,物體發(fā)生變形的作用,這是一種彈力的作用,這種力的表現(xiàn)形式是多樣性的,比如我們經(jīng)常提到的壓力,拉力以及支持力等等,第三,當(dāng)兩個(gè)具備彈力的物理做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,或者想要做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,這兩個(gè)物體就會(huì)存在摩擦力[1]。簡(jiǎn)單地來(lái)講,彈力產(chǎn)生需要兩個(gè)條件:需要進(jìn)行直接的接觸以及會(huì)發(fā)生彈性形變的現(xiàn)象。那么摩擦力會(huì)在這兩個(gè)條件再加上“具備相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)”的基礎(chǔ)之上進(jìn)行產(chǎn)生。但是很多時(shí)候力產(chǎn)生是否滿足這些條件是比較難以判斷的,這時(shí)候
3、就可以運(yùn)用到第二個(gè)相關(guān)的判斷依據(jù)。
二、力的效果
關(guān)于力的產(chǎn)生條件是非常容易判斷的,但是想要判斷屬于彈力或者摩擦力就不是很容易。比如,靜摩擦力在產(chǎn)生的過(guò)程當(dāng)中相對(duì)運(yùn)動(dòng)就變得非常的微妙,是否存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及具體什么樣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)非常難說(shuō)清楚。這種時(shí)候,就需要使用力的具體作用來(lái)進(jìn)行判斷,力主要有兩個(gè)作用,一個(gè)作用可以使物體發(fā)生形變的作用,另一個(gè)會(huì)使動(dòng)態(tài)發(fā)生改變,這樣的話就可以進(jìn)行假設(shè)的分析,如果力存在或者不存在的時(shí)候,會(huì)出現(xiàn)一個(gè)什么樣的效果,從而達(dá)到最終的效果[2]。
三、根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成習(xí)題的練習(xí)
為了使學(xué)生可以比較深刻理解滑輪的有關(guān)問(wèn)題,可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)的
4、方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。如果只是簡(jiǎn)單的讓學(xué)生寫出實(shí)驗(yàn)的相關(guān)報(bào)告、根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)算出機(jī)械效率,這樣是不夠的。想要真正的掌握實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容,就必須要指導(dǎo)學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)的同時(shí),練習(xí)習(xí)題是最好的一個(gè)方法,主要的實(shí)驗(yàn)習(xí)題:(1)在組裝滑輪組的時(shí)候,為了可以比較準(zhǔn)確以及迅速地穿繞繩子應(yīng)該采取什么樣的好辦法?(2)這個(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中會(huì)給一個(gè)定滑輪以及一個(gè)動(dòng)滑輪,那么實(shí)驗(yàn)還需要其他的哪些實(shí)驗(yàn)材料?(3)在選定上述器材之后,畫出一個(gè)最省力的具體實(shí)驗(yàn)裝置圖。(4)該實(shí)驗(yàn)當(dāng)中鉤碼為什么要進(jìn)行勻速上升?(5)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中想要測(cè)量鉤碼上升的距離以及彈簧移動(dòng)的距離可以采取什么樣的辦法?注意事項(xiàng)是什么?(6)在上面的滑輪組實(shí)驗(yàn)當(dāng)中,如果對(duì)所掛鉤
5、碼增加重力,滑輪組機(jī)械的效率會(huì)產(chǎn)生什么變化?為什么會(huì)產(chǎn)生這種變化[3]?
四、掌握含有機(jī)械效率η的計(jì)算方法
在進(jìn)行滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算時(shí),一定要在弄清楚力、距離以及功的具體關(guān)系之后,再利用公式η=W有用/W總進(jìn)行計(jì)算,一定要按照題目的順序進(jìn)行解答。關(guān)于滑輪組,不管考不考慮額外功,距離的關(guān)系都是一個(gè)定數(shù)。對(duì)于一般繩子繞制而成的相關(guān)滑輪組,如果動(dòng)滑輪以及重物是由n股繩子進(jìn)行承擔(dān)的,那么繩子自由端動(dòng)力通過(guò)的具體距離S動(dòng)和有用阻力通過(guò)具體距離S是呈倍數(shù)關(guān)系的,即n倍,S動(dòng)=nS。力的相應(yīng)關(guān)系是需要根據(jù)具體情況而定的,如果不考慮相應(yīng)的額外阻力,并且滑輪組帶動(dòng)物體進(jìn)行勻速上升時(shí),那
6、么繩子自由端的具體拉力跟物體總重的相關(guān)關(guān)系F=G/n,如果滑輪組在帶動(dòng)物體的情況下在水平面上做勻速的具體直線運(yùn)動(dòng),那么繩子自由端的相關(guān)拉力F以及物體受到的摩擦力的具體關(guān)系為F=f(如果考慮額外阻力時(shí),那么F′=F/η(F′主要為考慮額外阻力時(shí)相應(yīng)繩子自由端的具體拉力)。功的具體關(guān)系:W總=W有/η,W總=W有-W額。方法指導(dǎo):在含有機(jī)械效率η的題目當(dāng)中,不管η是已知還是未知的,如果進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候都將會(huì)先從η進(jìn)行入手。據(jù)η=W有/W總得:W有=ηW總,而W總=FS,W有=F有·S有,然后代入得F有S有=ηFS,S與S有存在的具體關(guān)系S=nS有,因此F有=n·ηF。由此式可清楚地看出,在此式四個(gè)物理量當(dāng)中如果知道任意的其中三個(gè),那么通過(guò)步驟非常的容易求取第四個(gè)物理量[4].
結(jié)語(yǔ)
綜上所述,初中物理當(dāng)中關(guān)于滑輪問(wèn)題的受力分析是一個(gè)非常常見(jiàn)的問(wèn)題,想要更好地解決這個(gè)問(wèn)題,一定要通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法,多加的練習(xí)此類實(shí)驗(yàn)題等,只有這樣,才可以真正地理解這類問(wèn)題。