滑輪組的使用有豎直放置和水平放置兩種形式，同學(xué)們?cè)谧鲱}時(shí)接觸較多的是豎直放置形式，而對(duì)水平放置的滑輪組感到陌生，其實(shí)，它們的本質(zhì)是相同的.下面談?wù)剬?duì)水平放置的滑輪組的理解，希望對(duì)同學(xué)們有所幫助.

　　1.要搞清誰(shuí)是動(dòng)力，誰(shuí)是阻力.當(dāng)使用動(dòng)滑輪拉物體在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)物體與地面間的摩擦力為f，若拉力作用在繩的自由端，有Fa=f，則可省一半力，如圖1(a)所示;若拉力作用在動(dòng)滑輪軸上，有Fb=2f，如圖1(b)，這時(shí)反而費(fèi)力.可見(jiàn)，對(duì)水平使用動(dòng)滑輪是否省力，一定要注意動(dòng)力作用在何處.

　　2.繩子的自由端和動(dòng)滑輪移動(dòng)的距離關(guān)系和速度關(guān)系為：s=ns’，v=nv’.其中s、v分別指繩的自由端移動(dòng)的距離、速度，s’、v’分別指動(dòng)滑輪或物體移動(dòng)的距離、速度，n是指動(dòng)滑輪上繩子的股數(shù).

　　3. 當(dāng)滑輪沿水平方向拉物體時(shí)，可忽略動(dòng)滑輪重(豎直放置的一般不能忽略).

　　4. 求機(jī)械效率時(shí)，有用功一般指克服摩擦阻力做的功，即W有=fs.

　　例1如圖2所示，在水平動(dòng)力F的作用下，物體m沿水平地面勻速直線運(yùn)動(dòng)，若滑輪與繩子質(zhì)量及摩擦不計(jì)，已知物體m與地面間的摩擦力為10N，物體m運(yùn)動(dòng)的速度為2m/s.那么關(guān)于拉力F的大小和拉力的功率P的大小，下列說(shuō)法中正確的是().

　　A. 拉力F的大小為20N

　　B. 拉力F的大小為5N

　　C. 拉力的功率P的大小為20W

　　D. 拉力的功率P的大小為10W

　　分析：用隔離法將物體與動(dòng)滑輪分開(kāi)，物體m在水平方向上受力情況如圖3所示，由于物體m做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則F1=f，再對(duì)動(dòng)滑輪受力分析，如圖4所示，此時(shí)F=f ，所以F====5N.

　　因動(dòng)滑輪上有2股繩子，繩子自由端移動(dòng)的速度

　　v=2v’=2×2m/s=4m/s.

　　拉力的功率P=Fv=5N×4m/s=20W.

　　答案：B、C.

　　例2如圖5所示，物體A的質(zhì)量為12kg，在F的作用下，物體A以0.4m/s的速度在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為12N，忽略滑輪與繩子的摩擦力以及滑輪、彈簧測(cè)力計(jì)和繩子所受的重力，并且繩子足夠長(zhǎng).求：

　　(1)物體A與水平面間摩擦力的大小;

　　(2)拉力F的大小;

　　(3)物體A運(yùn)動(dòng)10s，拉力F以及物體A的重力所做的功;

　　(4)拉力F的功率.

　　分析：物體A做勻速直線運(yùn)動(dòng)處于平衡狀態(tài)，所受拉力和阻力平衡，其大小、方向恒定.

　　(1)設(shè)繩子的拉力為F ‘，拉力大小相等，因?yàn)槔�力和摩擦力是一�?duì)平衡力，而彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)12N，所以f=F ‘=12N.

　　(2)拉力作用在動(dòng)滑輪的軸上，使物體運(yùn)動(dòng)，動(dòng)滑輪受力情況如圖6所示，得F=2f=2×12N=24N.

　　(3)物體A運(yùn)動(dòng)10s，通過(guò)的距離s=vt=0.4m/s×10s=4m.

　　而拉力F移動(dòng)的距離s’==2m，

　　所以拉力F所做的功W=Fs=24N×2m=48J.

　　因重力的方向豎直向下，物體A沒(méi)有在豎直方向上移動(dòng)距離，即h=0，則重力做功為零.

　　(4)拉力F的功率P===4.8W.

　　點(diǎn)撥：求動(dòng)力和阻力的大小關(guān)系，一般是用隔離法將物體與動(dòng)滑輪分開(kāi)分別進(jìn)行受力分析，但要注意，同一條繩子上的各處拉力相同.

　　例3 一輛汽車不小心開(kāi)進(jìn)了泥潭中，司機(jī)取來(lái)一套滑輪組欲將汽車從泥潭中拉出，如圖7所示，若車重為8×104N ，汽車受到的阻力為車重的0.03倍，滑輪組的機(jī)械效率為80%.求：

　　(1)該司機(jī)至少需用多大的力才能將汽車從泥潭中拉出?

　　(2)若拉動(dòng)汽車時(shí)，汽車前進(jìn)的速度為0.1m/s，求司機(jī)做功的功率.

　　分析：(1)因滑輪組水平使用，動(dòng)滑輪對(duì)汽車的拉力做的功為有用功，即克服摩擦阻力做的功為有用功.設(shè)汽車移動(dòng)的距離為s’，則W有=fs’ ，

　　而f=0.03G，由滑輪組結(jié)構(gòu)可得s=4s’ ，

　　所以η=×100%====，

　　所以F= ==750N.

　　(2)拉力移動(dòng)的速度為v=nv’=4×0.1m/s=0.4m/s.

　　司機(jī)做功的功率P=Fv=750N×0.4m/s=300W.