Question

如圖所示裝置，杠桿OB可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，OA：OB=1：3．當(dāng)在杠桿A處掛一質(zhì)量為300kg的物體甲時(shí)，小明通過細(xì)繩對(duì)動(dòng)滑輪施加豎直向下的拉力為F₁，杠桿B端受到豎直向上的拉力為T₁時(shí)，杠桿在水平位置平衡，小明對(duì)地面的壓力為N₁；在物體甲下方加掛質(zhì)量為60kg的物體乙時(shí)，小明通過細(xì)繩對(duì)動(dòng)滑輪施加豎直向下的拉力為F₂，杠桿B端受到豎直向上的拉力為T₂時(shí)，杠桿在水平位置平衡，小明對(duì)地面的壓力為N₂．已知N₁：N₂=3：1，小明受到的重力為600N，杠桿OB及細(xì)繩的質(zhì)量均忽略不計(jì)，滑輪軸間摩擦忽略不計(jì)，g取10N/kg．求：
（1）拉力T₁；
（2）動(dòng)滑輪的重力G．

Answer 1

【答案】分析：（1）以杠桿為研究對(duì)象，畫出受力分析圖1，則G_甲×OA=T₁×OB（G_甲+G_乙）×OA=T₂×OB，綜合后即可求得答案．
（2）分別以動(dòng)滑輪和人為研究對(duì)象，畫出對(duì)應(yīng)的受力分析圖，根據(jù)杠桿平衡條件求解．
解答：解：（1）對(duì)杠桿進(jìn)行受力分析如圖1甲、乙，

根據(jù)杠桿的平衡條件可知：
G_甲×OA=T₁×OB
（G_甲+G_乙）×OA=T₂×OB
又：G_甲=m_甲g=300kg×10N/kg=3000N
G_乙=m_乙g=60kg×10N/kg=600N
∴拉力為：
T₁=×G_甲=×3000N=1000N
T₂=×（G_甲+G_乙）=×3600N=1200N
（2）①以動(dòng)滑輪為研究對(duì)象，受力分析如圖2甲、乙所示

此時(shí)，動(dòng)滑輪處于平衡狀態(tài)：設(shè)動(dòng)滑輪重為G，
T₁′=G+2F₁，T₂′=G+2F₂
又∵T₁′=T₁，T₂′=T₂
∴F₁===500N-G
F₂===600N-G
②以人為研究對(duì)象，受力分析如圖3甲、乙所示

人始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，
∴F₁′+N₁′=G_人，F(xiàn)₂′+N₂′=G_人
∵F₁′=F₁，F(xiàn)₂′=F₂，N₁′=N₁，N₂′=N₂
G_人=600N
∴N₁=G_人-F₁=600N-（500N-G）=100N+G
N₂=G_人-F₂=600N-（600N-G）=G
又知N₁：N₂=3：1
即==
解得G=100N．
答：（1）拉力T₁為1000N；
（2）動(dòng)滑輪的重力G為100N．
點(diǎn)評(píng)：此題涉及到的知識(shí)點(diǎn)不是很多，但是難度較大，畫出受力分析圖解答比較容易理解，另外，還需要列方程并求解，因此解答此題還要要求學(xué)生應(yīng)具備一定的學(xué)科綜合能力．