Question

同学们共同研究滑轮和滑轮组的特点：

（1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如甲图所示，据此可证明：使用定滑轮

能改变动力方向，但不能省力

；
（2）他们研究动滑轮特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物，如乙图所示．据此可知，使用动滑轮

能省力，但不能改变力的方向

．
（3）他们组装了滑轮组，发现使用滑轮组提升重物时能省力，于是他们想：利用滑轮组提升重物能否省功呢？为此，他们进行的实验如丙图所示．请根据丙图信息．写出分析数据的具体过程，并回答他们的问题．

Answer 1

分析：（1）观察甲图三次弹簧测力计示数与物重，可得出拉力与物重相等，但改变了用力的方向，给做功带来了方便；
（2）观察乙图弹簧测力计示数与物重，可得出拉力小于物重，即使用动滑轮时省力；
（3）已知物重G、拉力F、物体升高的距离h，绳子移动的距离S，绳子段数n，根据有用功公式和总功公式可求出所做的功进行比较．

解答：解：（1）从甲图中可看出，三种拉力情况，每次拉力的方向都不相同．在实验过程中不断改变拉力的方向，
观察测力计的示数都为1N，等于物重，可得出结论：定滑轮可以改变力的方向，但不省力．
（2）在图乙中，拉力F=0.6N＜G=1N，故使用动滑轮时省力．
（3）提升物体所做的有用功W_有用=Gh=2N×0.1m=0.2J，使用滑轮组时所用拉力F=0.8N，
弹簧测力计移动距离S=30cm=0.3m，所做的总功W_总=FS=0.8N×0.3m=0.24J．
经比较W_有用＜W_总，所以使用轮组不能省功．
故答案为：
（1）能改变动力方向，但不能省力；
（2）能省力，但不能改变力的方向；
（3）提升物体所做的有用功W_有用=Gh=2N×0.1m=0.2J，使用滑轮组时所用拉力F=0.8N，
弹簧测力计移动距离S=30cm=0.3m，所做的总功W_总=FS=0.8N×0.3m=0.24J．
经比较W_有用＜W_总，所以使用轮组不能省功．

点评：此题考查了定滑轮和动滑轮的特点、以及使用滑轮组不省功的原理，是一道较简单的实验题．