初中物理滑輪組題目一直是很多同學的 “痛點”。尤其是下方這種 “繩子沒連” 的滑輪組題,看似簡單,卻暗藏陷阱,一不留神就丟分。今天我們就以這道高頻錯題為例,把解題思路講透,幫你考場不踩坑。
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一、先抓突破口:滑輪組的 “隱藏關鍵”:
很多同學一看到題目,就急著算拉力,結果越算越亂。解滑輪組題,第一步不是套公式,而是先搞清楚繩子的繞法。這道題的滑輪組,有兩種可能的繞法:一種是繩子從動滑輪開始繞,這樣有 5 段繩子承擔物重;另一種是繩子從定滑輪開始繞,這樣有 4 段繩子承擔物重。題目問的是 “工人的拉力最小為多少”,我們要的就是拉力最小的繞法,自然要選承擔物重的繩子段數最多的那種,也就是 5 段繩子的繞法。
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二、逐項解析:
選項 A:第一次提升,工人的拉力最小為 340N
拉力的大小,跟 “承擔物重的繩子段數” 直接相關。物重和動滑輪總重是固定的,繩子段數越多,每段繩子分到的力就越小,拉力也就越小。第一次要提升的物體重 1500N,動滑輪總重 200N,總重量就是 1700N。用拉力最小的 5 段繩子繞法,把總重平均分給 5 段繩子,每段繩子的拉力就是 340N,所以 A 選項是對的。
選項 B:第二次提升,工人的拉力最小為 550N
第二次物體重 2000N,加上動滑輪的 200N,總重量是 2200N。同樣用 5 段繩子的繞法,拉力應該是 2200N 除以 5,得到 440N,根本不是選項里的 550N。550N 是用 4 段繩子繞法算出來的結果,說明題目沒看清楚,選了拉力更大的繞法,所以 B 選項是錯的。
選項 C:第一次提升,滑輪組的機械效率約為 91%
機械效率,本質是 “有用功占總功的比例”。對滑輪組來說,有用功是提升物體做的功,額外功是克服動滑輪重力做的功。第一次提升時,物體重 1500N,動滑輪重 200N,有用功對應的物重占總重的比例,就是機械效率。算下來,1500N 除以 1700N,效率大約是 88%,而不是 91%,所以 C 選項錯了。
選項 D:第二次提升,滑輪組的機械效率約為 88%
第二次物體重 2000N,動滑輪還是 200N,物重占總重的比例變大了,機械效率也會跟著提高。算下來,2000N 除以 2200N,效率大約是 91%,不是選項里的 88%,所以 D 選項也錯了。
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三、總結:
“拉力最小”=“繩子段數最多”
題目問拉力最小,就一定要選承擔物重的繩子段數最多的繞法,別用反了。
機械效率隨物重增大而提高
同一滑輪組,提升的物體越重,有用功占比越高,效率就越高,別記反了。
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