Question

13．小明和同学们准备共同研究滑轮的特点：

（1）他们研究定滑轮特点时，用定滑轮匀速竖直提升重物，如图甲所示．根据图中回答，使用定滑轮特点是能改变力的方向，但不省力．（写出一条即可）．
（2）他们研究动滑轮特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物，如图乙所示，据此可知，使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向．
（3）接着他们组装了如图丁的滑轮组并进行实验，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？然后进行如下实验：
A．先用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定高度，如图丙所示，设拉力所做的功为W₁；
B．再借助丁图所示通过滑轮组将同样钩码缓慢地提升相同的高度，这时设拉力所做的功为W₂；
C．请你通过计算比较：W₁＜W₂（选填“=”或“＞”或“＜”）；
D．得出结论：利用滑轮组提升重物时不省功（选填“省”或“不省”）．

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）直接提升物体所做的有用功W_有用=Gh=2N×0.1m=0.2J，
W₁=W_有用=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，
所做的功W₂=Fs=0.8N×0.3m=0.24J．
经比较W₁＜W₂，所以使用滑轮组不能省功．
故答案为：（1）能改变力的方向，但不省力．
（2）省力；（3）＜；不能．

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．