例题

如图所示装置，物体B重为100 N，它在水中匀速下沉时，通过滑轮组拉着重200 N的物体A在水平面上匀速运动．当用一个水平向左的力F1拉物体A，使物体B在水中匀速上升(物体B未露出水面)时，滑轮组的机械效率为η1；当物体B完全露出水面后，用另一个水平向左的力F2拉物体A，在4 s内使物体B匀速上升0.4 m，此时滑轮组的机械效率为η2．已知：物体B的密度ρB＝5ρ水，两次拉力F1：F2＝9∶10．若不计绳重、滑轮组装置的摩擦及水中的阻力，g取10 N/kg．求：

(1)水平面对物体A的摩擦力f；

(2) η1与η2的比值；

(3)在物体B完全露出水面后，拉力F2的功率P2．

一、分析物体B在水中匀速下沉的过程

1、由题目中的条件：ρB＝5ρ水，根据浮力的计算公式：F浮=ρ水gV排=ρ水gV（其中V排=V），重力的计算公式：G1=ρB gV，则F浮：G1=ρ水：ρB= 1：5。

2、根据题目中的条件：G1=100N，则F浮=G1/5=20N。

3、对物体B进行受力分析，在竖直方向上受到竖直向上的拉力F拉、浮力F浮和竖直向下的重力G1，根据物体受力平衡的条件：F拉+F浮=G1，即F拉=G1- F浮=80N。

4、根据作用力和反作用力的关系，绳对物体B的拉力与物体B受到的拉力相等，大小等于F拉，为80N。

5、对物体A作受力分析：在水平方向上受到水平向右的绳的拉力F、摩擦力f，根据物体受力平衡的条件：F= f。

6、对动滑轮进行受力分析：在竖直方向上受到竖直向上的3股绳的拉力3F和竖直向下的绳的拉力F拉、自重G动，根据物体受力平衡的条件：F拉+G动=3F=3f，则G动=3f-F拉=3f-80N。

二、分析用力F1拉物体A、使物体B在水中匀速上升的过程

1、对物体A作受力分析：在水平方向上受到水平向右的绳的拉力F、摩擦力f和水平向左的拉力F1，根据物体受力平衡的条件：F+f=F1，则F= F1- f；

2、对动滑轮进行受力分析：在竖直方向上受到竖直向上的3股绳的拉力3F和竖直向下的绳的拉力F拉’、动滑轮的自重G动，根据物体受力平衡的条件：F拉’+G动=3F=3（F1- f），则F拉’=3（F1- f）- G动。

3、对物体B进行受力分析：在竖直方向上受到竖直向上的拉力F拉’、浮力F浮和竖直向下的重力G1，根据物体受力平衡的条件：F拉’+F浮=G1，则3（F1- f）-G动= G1- F浮=80N。

三、分析用力F2拉物体A、使物体B匀速上升的过程

1、对物体A作受力分析：在水平方向上受到水平向右的绳的拉力F、摩擦力f和水平向左的拉力F2，根据物体受力平衡的条件：F+f=F2，则F= F2- f；

2、对动滑轮进行受力分析：在竖直方向上受到竖直向上的3股绳的拉力3F和竖直向下的物体B的拉力F拉、动滑轮的自重G动，根据物体受力平衡的条件：F拉+G动=3F=3（F2- f），F拉=3（F2- f）- G动

3、对物体B进行受力分析：在竖直方向上受到竖直向上的拉力F拉和竖直向下的重力G1，根据物体受力平衡的条件：F拉=G1，则3（F2- f）-G动=G1=100N。

4、根据结论：3（F2- f）-G动=100N，3（F1- f）-G动=80N，则3（F2-F1）=20N。

根据题目中的条件：F1：F2＝9∶10，则F1=180/3N，F2=200/3N。

根据结论：G动=3f-80N，3（F2- f）-G动=100N，则f=30N，G动=10N

5、由题目中的条件：绳端移动距离s与物体上升距离h之间的关系满足s=3h，根据机械效率的计算公式：η1=W 1/W总1，η2=W 2/W总2，则滑轮组的机械效率η1=F拉’h/(F拉’+G动)s=(G1-F浮)/3(G1-F浮+G动)，η2=F拉h/（F拉+G动）s=G1/3（G1+G动），则η1：η2=44:45。

6、根据题目中的条件：物体B的速度v=s/t=0.1m/s，则物体A的速度v’=3v=0.3m/s；

根据功率的计算公式：拉力F2的功率P2=F2 v’=20W。

总之，只要按部就班地进行受力分析，并灵活地运用各种公式，就能成功应对滑轮组的各类题型，争取在物理中考考试中不失分。