Question

在“探究滑輪特點”的實驗中

（1）圖甲是同學們研究定滑輪特點時所做的實驗，據(jù)此可證明：使用定滑輪

不能省力，能改變力的方向

．
（2）他們研究動滑輪特點時，用圖乙所示的動滑輪勻速豎直提升重物．由圖可知，使用動滑輪

能省力，不能改變力的方向

．
（3）最后，他們組裝了如圖丙所示的滑輪組，發(fā)現(xiàn)使用滑輪組提升重物時能省力，于是他們想：利用滑輪組提升重物能否省功呢？
為此，他們采用圖丙的裝置進行實驗．根據(jù)丙圖信息可得，利用該滑輪組提升物體時，滑輪組的機械效率為

83.3%

，實驗時必須沿豎直方向

勻速

拉動彈簧測力計．分析比較克服物體重力所做的功和利用滑輪組所做功的大小，可得到的結論是：

使用滑輪組（機械）不能省功．

．

Answer 1

分析：（1）觀察甲圖三次彈簧測力計示數(shù)與物重，可得出拉力與物重相等，但改變了用力的方向，給做功帶來了方便；
（2）觀察乙圖彈簧測力計示數(shù)與物重，可得出拉力小于物重，即使用動滑輪時省力；
（3）已知物重G、拉力F、物體升高的距離h，繩子移動的距離S，繩子段數(shù)n，根據(jù)有用功公式和總功公式可求出機械效率；
勻速直線運動時，手對彈簧測力計向上的拉力與繩子自由端彈簧測力計向下的拉力與是一對平衡力，則彈簧測力計的示數(shù)等于繩子自由受到的拉力．
功的原理：使用任何機械都不省功．

解答：解：（1）從甲圖中可看出，三種拉力情況，每次拉力的方向都不相同，測力計的示數(shù)都為1N，等于物重，可得出結論：使用定滑輪不省力，但可以改變力的方向．
（2）從圖乙中看出，拉力F=0.6N＜G=1N，故使用動滑輪時省力，但不能改變力的方向．
（3）從丙圖中得到：提升物體所做的有用功W_有用=G_物h=2N×0.1m=0.2J，
使用滑輪組時所用拉力F=0.8N，彈簧測力計移動距離s=30cm=0.3m，所做的總功W_總=Fs=0.8N×0.3m=0.24J．
經(jīng)比較W_有用＜W_總，所以使用輪組不能省功；
其機械效率η=

W有用

W總

=

0.2J

0.24J

=83.3%．
實驗時必須沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計，彈簧測力計的示數(shù)才等于繩子自由受到的拉力．
故答案為：
（1）不能省力，能改變力的方向； （2）能省力，不能改變力的方向；（3）83.3%；勻速；使用滑輪組（機械）不能省功．

點評：此題考查了定滑輪和動滑輪的特點、以及使用滑輪組不省功的原理，是一道實驗題．