Question

在“探究滑轮特点”的实验中

（1）图甲是同学们研究定滑轮特点时所做的实验，据此可证明：使用定滑轮

不能省力，能改变力的方向

．
（2）他们研究动滑轮特点时，用图乙所示的动滑轮匀速竖直提升重物．由图可知，使用动滑轮

能省力，不能改变力的方向

．
（3）最后，他们组装了如图丙所示的滑轮组，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，他们采用图丙的装置进行实验．根据丙图信息可得，利用该滑轮组提升物体时，滑轮组的机械效率为

83.3%

，实验时必须沿竖直方向

匀速

拉动弹簧测力计．分析比较克服物体重力所做的功和利用滑轮组所做功的大小，可得到的结论是：

使用滑轮组（机械）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机械效率；
匀速直线运动时，手对弹簧测力计向上的拉力与绳子自由端弹簧测力计向下的拉力与是一对平衡力，则弹簧测力计的示数等于绳子自由受到的拉力．
功的原理：使用任何机械都不省功．

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，测力计的示数都为1N，等于物重，可得出结论：使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向．
（2）从图乙中看出，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）从丙图中得到：提升物体所做的有用功W_有用=G_物h=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；
其机械效率η=

W有用

W总

=

0.2J

0.24J

=83.3%．
实验时必须沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计的示数才等于绳子自由受到的拉力．
故答案为：
（1）不能省力，能改变力的方向； （2）能省力，不能改变力的方向；（3）83.3%；匀速；使用滑轮组（机械）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，是一道实验题．