甲、乙、丙三幅图中,物块质量相等,均放在水平地面上,物块与地面间的滑动摩擦力均相同。细线水平,滑轮质量不计,其余阻力不计。各自在水平拉力F1、F2、F3的作用下使物块匀速前进相同的距离,他们做的功分别为W1、W2、W3.则三力的大小关系为 ;三力做功的大小关系为 。(用“>、=、<”号连接)
答案:F3>F1>F2;W1=W2=W3。
解析:由图可见,本题中三个滑轮都是克服摩擦力做功,假设物体与水平面的摩擦力f,物体移动的距离为S,则对这三个图分析可得:
(1)甲图:滑轮为定滑轮,因为定滑轮相当于一个等臂杠杆,不能省力,所以根据二力平衡,此时拉力F1=f;拉力的作用点移动的距离S1=S,做的功为
W1=F1S1=fS。
(2)乙图:滑轮为动滑轮,因为动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂2倍的杠杆,省一半的力,所以根据二力平衡,此时拉力;但是费2倍的距离,拉力的作用点移动的距离S2=2S,做的功为
W2=F2S22S=fS。
(3)丙图:滑轮为动滑轮,拉力的作用点在动滑轮的轴上,因此是个费力杠杆,费2倍的力,省2倍的距离,因此F3=2f,拉力的作用点移动的距离,做的功为
W3=F3S3=2fS=fS。
综上分析可知:
F3>F1>F2;W1=W2=W3。
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