Question

19．
（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：使用定滑轮在改变动力方向时，不会改变拉力的大小．
（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，使用动滑轮可以省力，但不能改变动力方向．
（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．
W₁=Gh=0.2J   W₂=Fs=0.24J  η=$\frac{Gh}{{F}_{s}}$×100%=83.3%．
经比较W₁＜W₂，（或η＜1），所以使用滑轮组不能省功．

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，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．
所以?=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.2J}{0.24J}$×100%≈83.3%；
经比较W_有用＜W_总，所以使用轮组不能省功．
故答案为：（1）在改变动力方向时，不会改变拉力的大小；（2）可以省力，但不能改变动力方向；（3）0.2J；0.24J；83.3%；使用滑轮组不能省功．

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．