小王同学学习了动滑轮知识后认识到,使用动滑轮能省一半力但费一倍距离.于是他猜想:利用动滑轮做功和不用动滑轮直接对物体做功应该相等.他为了验证自己的猜想是否正确,他选用不同的动滑轮进行实验.如图所示,他用弹簧秤称出钩码受到的重力G.再利用动滑轮,竖直向上拉弹簧秤使钩码匀速上升一段高度,从弹簧秤读出拉力F的大小.用刻度尺分别量出钩码上升的高度h和弹簧秤秤钩移动的距离s.小王把实验结果记录在表一、表二中.
表一(甲滑轮G
=1牛)
实验 序号 | 重力G (牛) | 拉力F (牛) | 重物上升 距离h (米) | 绳自由端上升 距离s(米) | 直接提起重物 做功WG(焦) | 拉力通过动滑轮 做功WF(焦) |
1 | 4 | 2.5 | 0.1 | 0.2 | 0.4 | 0.5 |
2 | 4 | 2.5 | 0.2 | 0.4 | 0.8 | 1.0 |
3 | 4 | 2.5 | 0.3 | 0.6 | 1.2 | 1.5 |
4 | 10 | 5.5 | 0.1 | 0.2 | 1 | 1.1 |
5 | 20 | 10.5 | 0.1 | 0.2 | 2 | 2.1 |
表二(甲滑轮G
=2牛)
实验 序号 | 重力G (牛) | 拉力F (牛) | 重物上升 距离h (米) | 绳自由端上升 距离s(米) | 直接提起重物 做功WG(焦) | 拉力通过动滑轮 做功WF(焦) |
6 | 4 | 3 | 0.1 | 0.2 | 0.4 | 0.6 |
7 | 4 | 3 | 0.2 | 0.4 | 0.8 | 1.2 |
8 | 4 | 3 | 0.3 | 0.6 | 1.2 | 1.8 |
9 | 10 | 6 | 0.1 | 0.2 | 1 | 1.2 |
10 | 20 | 11 | 0.1 | 0.2 | 2 | 2.2 |
①实验结果表明:如果对重物做同样的功,利用动滑轮做功
不用动滑轮直接对物体做功(选填“大于”、“等于”或“小于”).
②他进一步对表格中的数据进行计算发现:如果对重物做同样的功,直接提起重物做功W
G(焦)与拉力通过动滑轮做功W
F(焦)之间的比例(比值)有一定规律,而且这个比例的大小与滑轮的重和物体的重有一定关系.请你帮他分析规律.
(a) 分析表一或表二中1、2、3(或6、7、8)的相关数据可得:
;
(b) 分析表一或表二中1、4、5(或6、9、10)的相关数据可得:
;
(c) 分析表一和表二中1、2、3和6、7、8(或4和9,或5和10)的相关数据可得:
;
小王同学在实验的基础上进行推理:当
时,利用动滑轮做功和不用动滑轮直接对物体做功相等.
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在做“探究杠杆的平衡条件”实验时,先将杠杆的中点支在铁架台上,调节
使杠杆在水平位置平衡.实验中,将钩码挂在支点两侧,并通过调节
使杠杆在水平位置平衡.在支点的一侧挂好钩码后,在支点同侧利用
对杠杆施加动力,使杠杆在水平位置平衡.
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