Question

5．學(xué)習(xí)了功的知識(shí)后，小章和小萍同學(xué)就“人們?yōu)槭裁匆�使用�?jiǎn)單機(jī)械”進(jìn)行了討論．她們想：使用機(jī)械有時(shí)可以省力，有時(shí)能夠省距離，那么使用機(jī)械可不可以省功呢？帶著這個(gè)問(wèn)題，她們?nèi)��?wèn)老師，老師卻給她們提供了一根細(xì)線、一段繩子、刻度尺及動(dòng)滑輪、鐵塊、鐵架臺(tái)各一只，要她們自己去驗(yàn)證，以下是她們的探究過(guò)程，請(qǐng)幫助她們完成下面的填空．
（1）他們發(fā)現(xiàn)老師少給了她們一樣器材，并再問(wèn)老師要了來(lái)，這件器材是彈簧測(cè)力計(jì)．
（2）她們用細(xì)線系住鐵塊，并用向老師要來(lái)的器材測(cè)出鐵塊的重力．
（3）用手直接將鐵塊豎直向上勻速提升20cm，這次對(duì)鐵塊所做的功是W₁．
（4）再利用動(dòng)滑輪將這個(gè)鐵塊也豎直向上勻速提升20cm，測(cè)出這時(shí)繩子自由端的拉力是1.5N．那么這次拉力所做的功W₂=0.6J．
（5）經(jīng)過(guò)比較，她們發(fā)現(xiàn)W₂＞W(wǎng)₁，請(qǐng)你和她們一起分析造成W₂＞W(wǎng)₁的一種可能的原因是必須克服動(dòng)滑輪重及摩擦力做一些額外功．
（6）她們將所得到結(jié)論告訴老師向老師求證，老師告訴她們，只要方法正確，無(wú)論用哪做的功大于直接用手對(duì)物體做的功，即使用任何機(jī)械都不能省功（填“能”或“不能”）．

Answer 1

分析 功等于力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離，所以求功一定用到測(cè)力的工具；而且若用動(dòng)滑輪提升重物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，必須測(cè)出物體的重力和自由端的拉力；計(jì)算的一個(gè)功W₁為物體重力G乘以物體升高的高度h，另一個(gè)功W₂為繩子自由端的拉力F乘以自由端移動(dòng)的距離s；因?yàn)橛心Σ�、滑輪重等原因，W₂的數(shù)值一般大于W₁的數(shù)值．

解答 解：（1）在探究使用機(jī)械可不可以省功問(wèn)題時(shí)，若用動(dòng)滑輪提升重物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，必須用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出物體的重力和自由端的拉力；
（2）需要測(cè)出鐵塊的重力；
（4）繩子自由端移動(dòng)的距離為s=20cm×2=40cm=0.4m，拉力做的功W₂=Fs=1.5N×0.4m=0.6J；
（5）用動(dòng)滑輪提升鐵塊時(shí)，動(dòng)滑輪也跟著鐵塊升高，所以要克服動(dòng)滑輪重力做功，而且還要克服摩擦力做額外功，所以一定有W₂＞W(wǎng)₁；
（6）把同一物體勻速提升相同高度的條件下，使用機(jī)械時(shí)做的功大于直接用手對(duì)物體做的功，所以使用任何機(jī)械都不能省功；
故答案為：（1）彈簧測(cè)力計(jì)；（2）重力；（4）0.6；（5）必須克服動(dòng)滑輪重及摩擦力做一些額外功；（6）不能．

點(diǎn)評(píng) 使用任何機(jī)械都不省功是指使用任何機(jī)械時(shí)對(duì)機(jī)械所做的功W₂不會(huì)少于機(jī)械對(duì)物體所做的功w₁，若忽略機(jī)械自重和摩擦，則有W₂=W₁，否則W₂一定大于W₁．