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浅谈滑轮组的有关计算
陕西省洛南县寺坡九年制学校 樊 妮
摘要：力学一直是中考物理的必考重点，而滑轮组的计算题又是力学必考内容，但此类大型计算题涉及拉力、物重、滑轮重、物体上升距离，绳子移动距离、滑轮上升距离，有用功、总功、机械效率等诸多物理量，是初中物理中的一个重要内容，也是一个难点，学生不易掌握，但采取一题多问的教法，让学生积极参与教学，在一个学生回答时，别的学生有充足时间思考识记，使知识落实更有效，使学生学物理的兴趣更浓，且消除了学生做物理计算题的恐惧心理，起到了事半功倍的作用。
例如下面这道题：“龙门吊”是港口、货场中常见的起重设备，其滑轮组部分如图所示．现用此装置将地面上一个重为3×104N、与地面的接触面积为1.2m2的重物用时10s匀速吊到3m的高处，滑轮组钢索自由端的拉力为1×104N.（忽略摩擦、绳重及挂钩重）,g=10N/kg请解答以下问题：
(1)重物被吊起前对地面的压强是多大？
(2)提升重物过程中滑轮组的机械效率是多少？
这道题中要求求出的物理量只有压强、机械效率，但许多学生依然回答不出，更达不到学生对其他力学物理量的练习巩固。
所以，我将上面这道题的问题改为“求与题相关的所有物理量”一题多问的开放性试题，并采取了这样的教学过程。
一．教师引导学生复习解答竖直滑轮组需用的相关物理知识
首先教师引导学生自己归纳出竖直滑轮组中的三个研究对象及相关物理量：
1. 绳子（自由端）的相关量：
W总、PF、V绳、S绳、F拉
2. 物体（被提拉物体）的相关量：
W有用、PG物、G物、V物、S物、m物
3.动滑轮（单个动滑轮）的相关量：
W额、PG动滑轮、G动滑轮、S动滑轮、V动滑轮、m动滑轮
整个装置一个机械效率η，总共18个物理量。
18个物理量按类型可以大致分为以下七类：
1个η=（W有÷W总）×100%
其次，引导学生再次落实相关物理量的含义及相关公式：
二．让“一题多问”的形式在例题中开花结果
对于这道题，学生在自主探究的学习过程中，整理出这道题的解题过程简单如下：
解:①物体的重力G物=3×104N
②绳子自由端的拉力F=1×104N
③物体移动的距离S物=3m
④整个装置运行的时间t=10s
⑤物体与地面的接触面积S=1.2m2
⑥提拉重物的绳子股数n=4
由G=mg得物体的质量
⑦m物=G/g= G物/g=(3×104N)/ 10N/kg=3×103kg
由v=S/t得 物体运动的速度
⑧V物=S物/t=3m/10s=0.3m/s
则绳子运动的速度
⑨V绳=nV物=4×0.3m/s=1.2 m/s
动滑轮运动的速度
⑩V动滑轮=V物=0.3 m/s
绳子移动的距离
⑪S绳=nS物=4×3m=12m
动滑轮移动的距离
⑫S动滑轮=S物=3m
由F=（G物+G总动滑轮）/n得动滑轮的总重力
⑬G总动滑轮=nF- G物=4×1×104N-3×104N=1×104N
单个动滑轮的重力
⑭G动滑轮=G总动滑轮/2=1×104N/2=5000N
单个动滑轮的质量
⑮m动滑轮=G动滑轮/g=5000N/10N/kg=500kg
绳子拉力做的功（整个机械运动的总功）
⑯W总=F S绳=1×104N×12m=1.2×105J
物体重力做的功（整个机械运动的有用功）
⑰W有用=G物S物=3×104N×3m=9×104J
滑轮总重力做的功（整个机械运动的额外功）
⑱W额= W总- W有用=1.2×105J-9×104J=3×104J
(或者W额= G总动滑轮S动滑轮=1×104N×3m=3×104J)
由P=W/t得拉力F做功功率（总功的功率）
⑲PF= W总/t=（1.2×105J）/10s=1.2×104W
（或者 整个装置在做匀速直线运动PF= F V绳=1×104N×1.2 m/s=1.2×104W）
物体重力G物做功功率（有用功的功率）
⑳PG物= W有用/t=9×104J/10s=9×103 W
（或者 PG物=G物V物= 3×104N×0.3 m/s=9×103 W）
动滑轮总重力G总动滑轮做功功率（额外功的功率）
PG动滑轮=W额/t=3×104J/10s=3×103 W
（或者 PG动滑轮= G总动滑轮V动滑轮=1×104N×0.3 m/s=3×103 W
亦可PG动滑轮= PF- PG物=1.2×104W-9×103 W=3×103 W）
当物体还没被提拉之前，此时物体对地面的压力大小就等于物体自身的重力，则物体对地面的压强
p=F压/S受力面积=G物/S受力面积=3×104N/1.2m2=2.5×104pa
滑轮组的机械效率
η=（W有÷W总）×100%=（9×104J÷1.2×105J）×100%=75%
这道题总共有23个物理量最终全部一目了然。
通过这种把原题转变为一题多问的开放性自主探究试题，学生可以通过少而精的习题练习，能很好的以一道题为载体，解决多个或多类物理问题，并且有利于启发学生学会这种总结归纳压缩习题的方法，发现各种类似问题的联系和差异，从而掌握和消化多个物理问题，进而可以让学生通过有限的训练，大大地提高学习效率，达到掌握多个物理问题的目的。
总之，一题多问，可促使教师更加有效的对物理课程展开教学，摒弃“题海战术”，又可对学生起到“减负增效”的作用，对教和学起到“事倍功半”的作用，最终提高教与学的效果，提升教育教学质量，激发了学生学物理的兴趣。
