① 小明想利用圖所示的實驗裝置探究:對於同一滑輪組,掛同一重物,如果繩子的繞法不同,機械效率是否相同
(1)要研究滑輪組的機械效率與繩子的繞法是否有關,需要採用控制變數法,讓提升相專同的重屬物、都使用一個動滑輪,採用不同的繞法,由此可知,可選用甲、丙兩圖或乙、丁兩圖;
(2)∵滑輪組的機械效率:
η=
=
=
=
,
∴η
甲=
,η
丙=
∵不考慮繩子的重量和繩子與滑輪間的摩擦,
∴F
1=
(G+G
0),F
3=
(G+G
0),
∴η
甲=
=
,η
丙=
=
,
由此可知η
甲=η
丙,說明對於同一滑輪組,掛同一重物,滑輪組的機械效率與繩子的繞法無關.
故答案為:(1)甲、丙(或乙、丁);(2)分析過程同上.
② 小明用圖示的裝置探究定滑輪和動滑輪工作時的特點,實驗情形如圖甲、乙、丙所示.(乙、丙兩圖中:鉤碼均
(1)比較甲乙兩圖中彈簧測力計示數的大小可知,其示數大小不變.但是圖乙中拉力的方向向下,故可得出使用定滑輪不能省力,但可以改變用力的方向;
(2)分析表中的數據可知,彈簧測力計的拉力雖然每次都小於物重,說明動滑輪省了力,但二者較接近,並非理論上所說的省一半力,這是因為動滑輪自身也有重力.因此我們可以推想,如果動滑輪自身較重,大於提升的物重時,則使用動滑輪也不一定省力.
根據表中數據分析,動滑輪的重力為:G動=2F-G=2×0.6N-0.5N=0.7N;
則表中最後一行的數據F′=
(G+G
動)=
(1.50N+0.7N)=1.10.
(3)不計摩擦和繩重,在提起的過程中,丙用的是動滑輪,
所以丙方法需要克服動滑輪的重力做功,丙比乙多做額外功,在有用功相同的情況下,可得η
乙>η
丙.
故答案為:(1)不能省力,可以改變力的方向;
(2)不一定;動滑輪有自重;1.10;
(3)>.
③ 探究二力平衡的實驗定滑輪的作用
(1)裝置中使用定滑輪是利用它能夠改變力的方向的特點;
(2)小卡片兩端通過滑輪各掛一個鉤碼,兩個鉤碼由於重力通過繩子對小卡片施加了兩個向相反方向的拉力,拉力的大小等於鉤碼的重力,鉤碼的數量越多,拉力就越大,即通過調整鉤碼數目可改變拉力的大小;
(3)當平衡的小卡片轉過一定角度後,作用在小卡片上的兩個力的大小相等,方向相反,但不再在同一直線上,所以該實驗探究的是平衡力是否在同一條直線上;
(4)要探究相互平衡的兩個力必須共物,在已經探究了共物的前提下,只要將小卡片一分為二,使這兩個力不再共物即可.具體做法可以用剪刀將紙片剪開.
故答案為:(1)改變力的方向;(1)個數;(3)平衡力是否在同一直線;(4)用剪刀將紙片剪開.