Question

在右图所示装置中，甲物重G_甲=10N，乙物重G_乙是动滑轮重G_轮的8倍．物体乙跟地面的接触面积为1.5×10^-2m²．轻杆AB可以绕O点转动，且OA：OB=2：1．不计轴摩擦，装置如图所示处于平衡状态时，乙对水平地面的压强P=2×10³Pa．求：此时动滑轮对物体乙的拉力F_拉；若在物体甲下面再加挂物体丙，恰使物体乙对地面的压强为零．求：丙的物重G_丙．

Answer 1

【答案】分析：（1）先利用杠杆的平衡条件求出杠杆B端对杠杆的拉力F_B的大小，然后进行受力分析得出与拉力有关的动滑轮重力的表达式G_轮=3F_B-F_拉；在对物体乙进行受力分析，得出与拉力有关的物块乙的重力的表达式G_乙=F_拉+F_支，通过比值关系可得出动滑轮对物体乙的拉力；
（2）当物体乙对地面的压强为零时，地面对物体乙的支持力F_支′为零，此时物体乙受力F_拉′=G_乙，动滑轮受力3F_B′=F_拉′+G_轮，再据杠杆的平衡条件可求出次杠杆A端所受的拉力F_A′，由于此时F_A′=G_甲+G_丙，进而求出丙物体的重力．
解答：解：（1）杠杆平衡：G_甲×OA=F_B×OB
F_B=×G_甲=×10N=20N
对动滑轮进行受力分析如图甲
3F_B=F_拉+G_轮
G_轮=3F_B-F_拉
对物体乙进行受力分析如图乙
G_乙=F_拉+F_支；==；
24F_B-8F_拉=F_拉+F_支
F_拉=（24F_B-F_支）=（24F_B-pS）
=×（24×20N-2×10³Pa×1.5×10^-2m²）=50N；
G_轮=3F_B-F_拉=3×20N-50N=10N
G_乙=8G_轮=8×10N=80N
（2）物体乙对地面的压强为零时，即地面对物体乙的支持力F_支′为零
此时物体乙受力F_拉′=G_乙=80N，
动滑轮受力3F_B′=F_拉′+G_轮
F_B′=（F_拉′+G_轮）=×（80N+10N）=30N
杠杆平衡：F_A′×OA=F_B′×OB
对杠杆A端进行受力分析如图丙
F_A′=G_甲+G_丙
G_丙=×F_B′-G_甲=×30N-10N=5N；
答：此时动滑轮对物体乙的拉力F_拉是50N；若在物体甲下面再加挂物体丙，恰使物体乙对地面的压强为零时丙的物重G_丙是5N．
点评：能准确的对各种情况做好受力分析，并结合杠杆的平衡条件分析计算即可解决．