① 小明想利用图所示的实验装置探究:对于同一滑轮组,挂同一重物,如果绳子的绕法不同,机械效率是否相同
(1)要研究滑轮组的机械效率与绳子的绕法是否有关,需要采用控制变量法,让提升相专同的重属物、都使用一个动滑轮,采用不同的绕法,由此可知,可选用甲、丙两图或乙、丁两图;
(2)∵滑轮组的机械效率:
η=
=
=
=
,
∴η
甲=
,η
丙=
∵不考虑绳子的重量和绳子与滑轮间的摩擦,
∴F
1=
(G+G
0),F
3=
(G+G
0),
∴η
甲=
=
,η
丙=
=
,
由此可知η
甲=η
丙,说明对于同一滑轮组,挂同一重物,滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关.
故答案为:(1)甲、丙(或乙、丁);(2)分析过程同上.
② 小明用图示的装置探究定滑轮和动滑轮工作时的特点,实验情形如图甲、乙、丙所示.(乙、丙两图中:钩码均
(1)比较甲乙两图中弹簧测力计示数的大小可知,其示数大小不变.但是图乙中拉力的方向向下,故可得出使用定滑轮不能省力,但可以改变用力的方向;
(2)分析表中的数据可知,弹簧测力计的拉力虽然每次都小于物重,说明动滑轮省了力,但二者较接近,并非理论上所说的省一半力,这是因为动滑轮自身也有重力.因此我们可以推想,如果动滑轮自身较重,大于提升的物重时,则使用动滑轮也不一定省力.
根据表中数据分析,动滑轮的重力为:G动=2F-G=2×0.6N-0.5N=0.7N;
则表中最后一行的数据F′=
(G+G
动)=
(1.50N+0.7N)=1.10.
(3)不计摩擦和绳重,在提起的过程中,丙用的是动滑轮,
所以丙方法需要克服动滑轮的重力做功,丙比乙多做额外功,在有用功相同的情况下,可得η
乙>η
丙.
故答案为:(1)不能省力,可以改变力的方向;
(2)不一定;动滑轮有自重;1.10;
(3)>.
③ 探究二力平衡的实验定滑轮的作用
(1)装置中使用定滑轮是利用它能够改变力的方向的特点;
(2)小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码,两个钩码由于重力通过绳子对小卡片施加了两个向相反方向的拉力,拉力的大小等于钩码的重力,钩码的数量越多,拉力就越大,即通过调整钩码数目可改变拉力的大小;
(3)当平衡的小卡片转过一定角度后,作用在小卡片上的两个力的大小相等,方向相反,但不再在同一直线上,所以该实验探究的是平衡力是否在同一条直线上;
(4)要探究相互平衡的两个力必须共物,在已经探究了共物的前提下,只要将小卡片一分为二,使这两个力不再共物即可.具体做法可以用剪刀将纸片剪开.
故答案为:(1)改变力的方向;(1)个数;(3)平衡力是否在同一直线;(4)用剪刀将纸片剪开.