Question

某同学探究“动滑轮和定滑轮的特点”，实验过程如下：（1）如图1所示，在使用定滑轮提升同一重物时，用弹

某同学探究“动滑轮和定滑轮的特点”，实验过程如下：（1）如图1所示，在使用定滑轮提升同一重物时，用弹簧测力计沿三个不同的方向拉起重物，拉力分别为F1，F2，F3，则它们的大小关系是______．（2）探究动滑轮使用特点的过程如图2所示，请仔细观察图中的操作和______测量结果，然后归纳得出初步结论．已知动滑轮的重力为0.2N．比较（a）、（b）两图可得出的结论是______；比较（b）、（c）、（d）三图可得出的结论是______．（3）为了得出使用动滑轮比使用动滑轮更省力，他应该提升质量______（“相同”或“不同”）的钩码，并应该______拉动弹簧测力计． （4）为了比较动滑轮的定滑轮提升重物时谁的机械效率高，收集了如下数据： 滑轮 钩码重G/N 钩码上升高度h/cm 测力计拉力F/N 测力计移动距离s/cm 动滑轮 2 10 1.1 20 定滑轮 2 10 2.1 10通过分析数据，可得出结论是______．（5）他用手中的定滑轮和动滑轮还测量滑轮组的机械效率．用图3所示的装置提起重物，并做了如下实验记录： 钩码重G（N） 钩码上升高度h（cm） 测力计拉力F（N） 测力计移动距离s（cm） 4 10 30请将图3乙中弹簧测力计的示数记录在上表中．分析数据可得有用功为______J，总功为______J，该滑轮组的机械效率为______（%前保留一位小数）

Answer 1

（1）因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即F₁、F₂、F₃都等于物体的重力；
（2）观察图中的操作和测力计的测量结果，初步分析比较图 （a）、（b）可知：物体重为2.2N，使用动滑轮时，拉力为1.1N，可见使用动滑轮能省力；
分析比较图 （b）、（c）、（d）可知：使用动滑轮缓慢提升相同重物时，两边绳子夹角越大，所用的力也越大，即：拉力方向与竖直方向的夹角越大，拉力越大．
（3）为了得出使用动滑轮比使用动滑轮更省力，他应该提升质量相同的钩码测量时，必须匀速直线拉动绳子，才能保证拉力大小不变．
（4）定滑轮的机械效率η=

W有用

W 总

=

Gh

Fs

=

2N×0.1s

2.1N×0.1m

≈95.2%；
动滑轮机械效率η=

W有用

W总

=

Gh

Fs

=

2N×0.1m

1.1×0.2m

≈90.9%；
由此可得出结论：提升相同的物体时，定滑轮的机械效率大于动滑轮的机械效率；
（5）测力计的量程为5N，分度值为0.2N，示数为2.2N；

钩码重G（N）	钩码上升高度h（cm）	测力计拉力F（N）	测力计移动距离s（cm）
4	10	2.2	30

有用功W_有=Gh=4N×0.1m=0.4J，
总功W_总=Fs=2.2N×0.3m=0.66J，
滑轮组的机械效率η=

W有用

W总

=

0.4J

0.66J

≈60.6%．
故答案为：
（1）F₁=F₂=F₃；
（2）测力计；使用动滑轮能省力；拉力方向与竖直方向的夹角越大，拉力越大；
（3）相同；匀速；
（4）提升相同的物体时，定滑轮的机械效率大于动滑轮的机械效率；
（5）2.2；0.4；0.66；60.6%．