使用单个动滑轮省一半力的条件

马连杰

(高邮市汪曾祺学校 江苏 扬州 225600)

滑轮是一种常用的简单机械，分为定滑轮和动滑轮.使用定滑轮，不能省力，但可以改变施力的方向，学生比较容易理解；使用单个动滑轮，不能改变施力的方向，但可以省力，且最多省一半的力.学生对于“最多”两个字的认识就有了很大差别.有的学生认为，使用单个动滑轮一定能省一半的力，有的学生认为使用单个动滑轮能省力，但说不清楚什么情况下能省一半的力.其实，使用单个动滑轮能省力是有条件的，省一半力更是有条件的[1].其他文献中虽已有过讨论，但不全面[1，2]，本文旨在通过对动滑轮工作时的受力情况进行分析，帮助学生厘清使用单个动滑轮省一半力的条件，从而更好地认识动滑轮，同时，对理解和掌握滑轮组工作时的特点也有积极意义.

1 教材解读

章节：“11.2探究定滑轮和动滑轮工作时的特点(二)动滑轮工作时的特点”

步骤：(1)测出钩码和动滑轮的总重力，然后按图1组装滑轮.竖直线上拉弹簧测力计，使钩码匀速上升，读出弹簧测力计的示数.

(2)改变钩码个数，重复实验，把测得的数据填入自己设计的表格中.

接下来，教材上给出“实验表明，使用单个动滑轮最多可以省一半力”，似乎顺理成章.

图1 用动滑轮拉起钩码

然而，教材和教参上都未对“最多省一半力”的情况进行说明[3，4]，导致不少学生形成“使用单个定滑轮就能省一半力”、“不计绳重和摩擦，使用单个动滑轮，能省一半力”、“沿竖直方向拉动就能省一半力”[1]、“不计绳重、摩擦，匀速拉动就能省一半力”[2]等错误认识.

2 分析过程

图2 加速或减速拉动物体

使用单个动滑轮要省一半力，还需要别的条件吗？需要！实验中，为什么要竖直向上拉弹簧测力计？若不沿竖直方向拉，如图3所示，向上的两个力要更大一些，才能使物体匀速上升[6]，即要让物体匀速上升时F拉最小，F拉方向要与阻力(G物)方向相反且平行.

图3 斜向上拉测力计

3 结论

(1)不计摩擦；(2)不计G绳；(3)不计G动；(4)匀速直线拉动；(5)F拉与阻力(G物)方向平行且相反.