1、高中物理系列模型之实物模型.光滑滑轮与光滑挂钩模型模型界定 光滑挂钩钩于绳上时，其作用相当于一个光滑动滑轮。本模型只研究轻质光滑滑轮所涉及的受力、平衡及运动等问题。模型破解解决滑轮模型的问题时，首要的是掌握其力学特点：l-xx图1FTT图21. 由于滑轮光滑，故滑轮两侧的轻绳上张力相等,此特点与运动状态、是定滑轮还是动滑轮无关。2. 对于动滑轮,由于两侧绳上张力相等，故在平衡状态下两侧轻绳与竖直方向的夹角相等。3. 系统平衡时,动滑轮两侧轻绳与竖直方向的夹角大小取决于绳的总长度及两侧绳的悬点间水平距离，与悬点的位置无关，如图1所示：，即。4. 对于轻质滑轮，轮轴对滑轮的作用力与两侧轻绳上张力的
2、合力等值反向,大小关系为,这与系统是否平衡无关。5. 将轻绳悬挂于光滑钉子、圆柱体等之类的物体上,其作用相当于滑轮.例1.在如图所示装置中，ml由轻质滑轮悬挂在绳间，两物体质量分别为m1、m2，悬点a、b间的距离远大于滑轮的直径，不计一切摩擦，整个装置处于静止状态则例1题图A一定等于 Bm1一定大于m2Cm1一定小于m2 Dm1可能等于m2【答案】【解析】由图可知绳中张力T等于m2的重力，由动滑轮受力平衡有：水平方向上，竖直方向有，可解得，。由于悬点a、b间的距离远大于滑轮的直径，可知，则当时，故只有AD正确。例2.如图所示，将一根不能伸长、柔软的轻绳两端分别系于A、B两点上，一物体用动滑轮悬
3、挂在绳子上，达到平衡时，两段绳子间的夹角为，绳子张力为F1；将绳子B端移至C点，待整个系统达到平衡时，两段绳子间的夹角为，绳子张力为F2；将绳子B端移至D点，待整个系统达到平衡时，两段绳子间的夹角为，绳子张力为F3，不计摩擦，则（ ）例2题图A= B=F2 F3 DF1 =F2 N2N3 B.T1T2T3, N1=N2=N3 C.T1=T2=T3, N1=N2=N3 D.T1T2T3, N1N2N3 【答案】【解析】三种情况下绳中张力都等于重物的重力,BD错误.轴心对定滑轮的作用力应与连接物体的两段绳中张力的合力相平衡,而大小一定的两个力,其间夹角越大,合力越小,A正确C错误.4.如图是某同学
4、对颈椎病人设计的一个牵引装置的示意图，一根绳绕过两个定滑轮和动滑轮后各挂着一个相同的重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的颈椎（图中是用手指代替颈椎做实验），整个装置在同一竖直平面内。如果要增大手指所受的拉力，可采取的办法是练4图A只增加绳的长度 B只增加重物的重量C只将手指向下移动 D只将手指向上移动【答案】5.如图所示，晾晒衣服的绳子轻且光滑，悬挂衣服的衣架的挂钩也是光滑的，轻绳两端分别固定在两根竖直杆上的A、B两点，衣服处于静止状态如果保持绳子A端位置不变，将B端分别移动到不同的位置。下列判断正确的是 练5图AB端移到B1位置时，绳子张力不变BB端移到B2位置时，绳子张力变小CB端在杆上位
5、置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变大DB端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变小【答案】【解析】由于、,因AB选项中d、l都不变,故绳与竖直方向间夹角不变,绳中张力也不变,A正确B错误.因CD选项中d减小、l不变,故减小,绳中张力减小,C错误D正确.6.一轻绳一端系在竖直墙M上，另一端系一质量为m的物体A，用一轻质光滑圆环O穿过轻绳，并用力F拉住轻环上一点，如图所示现使物体A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置。则在这一过程中，力F、绳中张力FT和力F与水平方向夹角的变化情况是（ ）练6图AF保持不变，FT逐渐增大，夹角逐渐减小 BF逐渐增大，FT保持不变，夹角逐渐增大 CF逐渐
6、减小，FT保持不变，夹角逐渐减小 DF保持不变，FT逐渐减小，夹角逐渐增大 【答案】7.在上海世博会最佳实践区，江苏城市案例馆中穹形门窗充满了浓郁的地域风情和人文特色如图所示，在竖直放置的穹形光滑支架上，一根不可伸长的轻绳通过轻质滑轮悬挂一重物G现将轻绳的一端固定于支架上的A点，另一端从B点沿支架缓慢地向C点靠近（C点与A点等高）则绳中拉力大小变化的情况是练7图A、先变小后变大B、先变大后不变C、先变小后不变D、先变大后变小【答案】【解析】由、可以判定:当绳的另一端从B点向C点靠近的过程中,绳的总长l不变,两悬点间的水平距离先增大后不变,则绳与竖直方向间的夹角先增大后不变,绳中张力先增大后不变
7、,B正确.如图所示，一根绳子一端固定于竖直墙上的A点，另一端绕过动滑轮P悬挂一重物B，其中绳子的PA段处于水平状态另一根绳子一端与动滑轮P的轴相连，在绕过光滑的定滑轮Q后在其端点O施加一水平向左的外力F，使整个系统处于平衡状态滑轮均为光滑、轻质，且均可看作质点现拉动绳子的端点O使其向左缓慢移动一小段距离后达到新的平衡状态，则该平衡状态与原平衡状态相比较（）A.拉力F增加 B.拉力F减小C.角不变 D.角减小【答案】AD.如图所示是骨折病人的牵引装置示意图，绳的一端固定，绕过定滑轮和动滑轮后挂着一个重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的脚，整个装置在同一竖直平面内为了使脚所受的拉力增大，可采取的方
8、法是 定滑轮定滑轮练图A只增加绳子的长度B只增加重物的质量C只将病人脚向左移动远离定滑轮D只将两定滑轮的间距增大【答案】BC .如图所示，A、B为同一水平线上的两个绕绳装置，转动A、B改变绳的长度，使光滑挂钩下的重物C缓慢上升。关于此过程绳上拉力大小变化，下列说法中正确的是A不变 B逐渐减小C逐渐增大 D可能不变，也可能增大【答案】【解析】物体受到两个拉力是同一根绳子绕过挂钩的两段绳子拉力，所以两个拉力大小相等，根据受力平衡，合力竖直向上大小等于重力，受力分析如下图。设绳子和竖直方向夹角为，则有即，随着重物上升，绳子和竖直方向夹角逐渐增大，F增大，故C正确。.一条细线的一端与水平地面上的物体B
9、相连，另一端绕过一轻质定滑轮与小球A相连，定滑轮用另一条细线固定在天花板上的O点，细线与竖直方向所成的夹角为，则：A如果将物体B在水平地面上缓慢向右移动一小段距离，角将减小B无论物体B在地板上左移还是右移，只要距离足够小，角将不变C增大小球A的质量，若B仍保持不动，角不变D悬挂定滑轮的细线的弹力可能等于小球A的重力【答案】C.如图所示，小方块代表一些相同质量的钩码，图中O为轻绳之间联结的节点，图中光滑的滑轮跨在轻绳上悬挂钩码，两装置处于静止状态，现将图中的B滑轮或图中的端点B沿虚线稍稍上移一些，则关于角变化说法正确的是A图、图中角均增大 B图、图中角均不变C图中增大、图中角不变化 D图中不变、图中角变大 【答案】【解析】图1中，根据钩码个数，三个力正好构成直角三角形，若端点B沿虚线稍稍上移一些，三力大小不变，根据力的合成法则，可知，方向不变，即夹角不变图2中，因光滑的滑轮，且绳子中的张力相等，则A、B的力总是相等的，因此合力平分A、B绳的夹角，即使稍上移，绳子张力大小仍不变，则根据力的合成法则，可知，AB夹角也不变11
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