Question

物理實驗要遵循實事求是的原則．小雯同學(xué)在“研究定滑輪和動滑輪特點”的實驗中，完成了如下圖所示的實驗并記錄了數(shù)據(jù)．

實驗次數(shù)	物重 G/N	使用定滑輪時測力計的示數(shù) F1/N	使用動滑輪時測力計的示數(shù)F2/N
1	1.00	0.60	0.65
2	1.50	1.10	0.90
3	2.00	1.60	1.15

通過分析數(shù)據(jù)，她覺得與書中的結(jié)論有較大偏差．你一定也做過這樣的實驗，回想你的實驗經(jīng)歷，回答下列問題：
（1）該實驗中出現(xiàn)這樣結(jié)果的主要原因是什么？
（2）請你對小雯的實驗方法提出合理的改進意見．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)表格記錄的數(shù)據(jù)的分析可知3次定滑輪拉力的測量存在問題．根據(jù)圖乙對彈簧測力計進行受力分析可以找到問題所在．
（2）滑輪組中如果忽略滑輪自重和摩擦力的大小，使用動滑輪能省一半的力，如果考慮動滑輪自重，則F=（G_動+G_物）．
（3）使用定滑輪時，改進彈簧測力計的使用法；使用動滑輪時，要考慮到動滑輪的重力．
解答：解：（1）對圖乙：
①分析：對彈簧測力計進行受力分析：受到向上繩子的拉力（大小等于鉤碼重），向下受到重力和手向下的拉力．圖中手拉測力計掛鉤，因此測力計測量的是手向下的拉力而不是繩子自由端的拉力．所以在勻速拉動時，根據(jù)二力平衡條件可知實驗會造成 F₁的測量會小于物重．
②改進：彈簧測力計的掛鉤應(yīng)該掛在繩子自由端，其讀數(shù)才是用定滑輪提升物體時繩子自由端的拉力值．
（2）對丙圖：
①分析：“使用動滑輪能省一半力”是在不考慮動滑輪和摩擦的理想情況下才成立的，在實際實驗中，動滑輪的物重和摩擦是客觀存在的．由表中數(shù)據(jù)可知，隨著物重的增加，測力計的示數(shù)變大，但比物重的一半要大，這與“使用動滑輪能省一半的力”的結(jié)論偏差較大．其主要原因是沒有考慮滑輪的自重．
②改進：可以先測出鉤碼和動滑輪的總重，然后比較拉力與總重的關(guān)系或采用輕質(zhì)滑輪．
故答案為：
（1）由表中數(shù)據(jù)可看出，使用定滑輪時（乙圖）F₁≠G，這是由于沒有考慮到彈簧測力計外殼受到的重力；
使用動滑輪時（丙圖） F₂≠，是由于沒有考慮動滑輪受到的重力．
 （2）使用定滑輪時（乙圖），將彈簧測力計倒過來使用（或水平拉動彈簧測力計；或?qū)嶒炃跋葴y出彈簧測力計自身的重力）；
使用動滑輪時（丙圖），要先測出鉤碼和動滑輪的總重，然后比較拉力與總重的關(guān)系（或采用輕質(zhì)滑輪或增加鉤碼重）．
點評：本題考查了學(xué)生對實驗測量數(shù)據(jù)的分析能力，屬實驗評估類題目范疇．有許多物理中的結(jié)論是建立在理想模型條件下得出的，在實際的應(yīng)用中會出現(xiàn)與結(jié)論不一致的情況，是受到了客觀條件的影響，而不能說結(jié)論有錯誤．