Question

16．如圖所示，用大小為F=6牛的拉力作用在滑輪上，恰能使物體沿水平面作勻速直線運(yùn)動(dòng)，求
（1）物體所受滑動(dòng)摩擦力；
（2）若物體在2秒內(nèi)運(yùn)動(dòng)了8米，求拉力F所做的功和功率．

Answer 1

分析 雖然圖中的滑輪是動(dòng)滑輪，但由于拉力作用在動(dòng)滑輪的掛鉤上，拉力并不等于摩擦力的一半．
（1）對(duì)動(dòng)滑輪進(jìn)行受力分析，有2段繩子向左的拉力2F′和作用在掛鉤上的拉力F；因做勻速運(yùn)動(dòng)，故有F=2F′．對(duì)物體進(jìn)行受力分析，受向左的滑動(dòng)摩擦力f和繩子的拉力F′，因做勻速運(yùn)動(dòng)，故有F′=f．綜合可知，摩擦力f=$\frac{1}{2}$F．
（2）根據(jù)前面分析可知，拉力作用在動(dòng)滑輪掛鉤上時(shí)，費(fèi)一倍的力必然省一半的距離，所以拉力移動(dòng)距離為物體移動(dòng)距離的二分之一；拉力做的功可用W=Fs求出，功率可用P=$\frac{W}{t}$求出．

解答 解：（1）動(dòng)滑輪和物體的受力情況（同一根繩子上的拉力大小相等），如圖所示

對(duì)動(dòng)滑輪進(jìn)行受力分析，有2段繩子向左的拉力2F′和作用在掛鉤上的拉力F；
因動(dòng)滑輪做勻速運(yùn)動(dòng)，故有F=2F′①
對(duì)物體進(jìn)行受力分析，受向左的滑動(dòng)摩擦力f和繩子的拉力F′；
因物體做勻速運(yùn)動(dòng)，故有F′=f   ②
由①②可得，拉力F=2f．
所以物體所受滑動(dòng)摩擦力f=$\frac{1}{2}$F=$\frac{1}{2}$×6N=3N．
（2）根據(jù)前面分析可知，拉力作用在動(dòng)滑輪掛鉤上時(shí)，費(fèi)一倍的力必然省一半的距離，
所以拉力移動(dòng)距離為物體移動(dòng)距離的二分之一，即s=$\frac{1}{2}$s_物=$\frac{1}{2}$×8m=4m；
拉力F所做的功：W=Fs=6N×4m=24J，
拉力F做功的功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{24J}{2s}$=12W
答：（1）物體所受滑動(dòng)摩擦力為3N；
（2）若物體在2秒內(nèi)運(yùn)動(dòng)了8米，拉力F所做的功為24J，功率為12W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了摩擦力、功、功率的計(jì)算；由于拉力作用在動(dòng)滑輪的掛鉤上，此時(shí)動(dòng)滑輪費(fèi)力省距離，與拉力作用在繩端的情況不同，需要特別注意．