Question

11．如图，分别使用轻质定滑轮、轻质动滑轮竖直提升G=10牛的重物，使其匀速上升2m．不计滑轮与轴的摩擦和滑轮自重，F₁=10牛、F₂=5牛．
（1）请运用杠杆平衡原理作图分析：为什么动滑轮能省一半的力．
（2）若想进一步研究使用定滑轮时拉力大小是否与拉力方向有关，接下来的操作是改变力的方向，分别用弹簧测力计测出拉力大小．

Answer 1

分析 （1）在不计滑轮与轴的摩擦和滑轮自重的情况下，当沿竖直方向匀速向上拉动动滑轮时，动滑轮实质上是一个动力臂等于阻力臂二倍的省力杠杆；
（2）定滑轮实质上是一等臂杠杆，只改变力的方向，而不省力．

解答 解：
（1）证明：如图，支点为O，重力的阻力臂L₂=r；拉力F的动力臂L₁=2r，

根据杠杆的平衡条件：F₁L₁=F₂L₂可得GL₂=FL₁，
即：F=$\frac{G{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{G×r}{2r}$=$\frac{1}{2}$G，
可见，当竖直向上匀速拉动时，使用动滑轮能省一半的力，
所以动滑轮能省一半的力．
（2）改变力的方向，分别用弹簧测力计测出拉力大小；
若弹簧测力计的示数相等，则说明使用定滑轮时拉力大小与拉力方向无关；若弹簧测力计的示数不相等，则说明使用定滑轮时拉力大小与拉力方向有关．
故答案为：（1）如图所示；（2）改变力的方向，分别用弹簧测力计测出拉力大小．

点评 本题考查了证明定滑轮和动滑轮省力情况的验证，难点在第一问，能否准确判断动滑轮的支点位置是本题的解题关键所在．