Question

物理實(shí)驗(yàn)要遵循實(shí)事求是的原則．小雯同學(xué)在“研究定滑輪和動(dòng)滑輪特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)中，完成了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)并記錄了數(shù)據(jù)．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	物重 G/N	使用定滑輪時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù) F1/N	使用動(dòng)滑輪時(shí)測(cè)力計(jì)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(guò)分析數(shù)據(jù)，她覺(jué)得與書(shū)中的結(jié)論有較大偏差．你一定也做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)，回想你的實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷，回答下列問(wèn)題：
（1）該實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)這樣結(jié)果的主要原因是什么？
（2）請(qǐng)你對(duì)小雯的實(shí)驗(yàn)方法提出合理的改進(jìn)意見(jiàn)．

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(cè)量存在問(wèn)題．根據(jù)圖乙對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行受力分析可以找到問(wèn)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(dòng)滑輪能省一半的力，如果考慮動(dòng)滑輪自重，則F=（G_動(dòng)+G_物）．
（3）使用定滑輪時(shí)，改進(jìn)彈簧測(cè)力計(jì)的使用法；使用動(dòng)滑輪時(shí)，要考慮到動(dòng)滑輪的重力．
解答：解：（1）對(duì)圖乙：
①分析：對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)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(cè)力計(jì)掛鉤，因此測(cè)力計(jì)測(cè)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(dòng)時(shí)，根據(jù)二力平衡條件可知實(shí)驗(yàn)會(huì)造成 F₁的測(cè)量會(huì)小于物重．
②改進(jìn)：彈簧測(cè)力計(jì)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(shí)繩子自由端的拉力值．
（2）對(duì)丙圖：
①分析：“使用動(dòng)滑輪能省一半力”是在不考慮動(dòng)滑輪和摩擦的理想情況下才成立的，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，動(dòng)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(cè)力計(jì)的示數(shù)變大，但比物重的一半要大，這與“使用動(dòng)滑輪能省一半的力”的結(jié)論偏差較大．其主要原因是沒(méi)有考慮滑輪的自重．
②改進(jìn)：可以先測(cè)出鉤碼和動(dòng)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(shí)（乙圖）F₁≠G，這是由于沒(méi)有考慮到彈簧測(cè)力計(jì)外殼受到的重力；
使用動(dòng)滑輪時(shí)（丙圖） F₂≠，是由于沒(méi)有考慮動(dòng)滑輪受到的重力．
 （2）使用定滑輪時(shí)（乙圖），將彈簧測(cè)力計(jì)倒過(guò)來(lái)使用（或水平拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)；或?qū)嶒?yàn)前先測(cè)出彈簧測(cè)力計(jì)自身的重力）；
使用動(dòng)滑輪時(shí)（丙圖），要先測(cè)出鉤碼和動(dòng)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(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析能力，屬實(shí)驗(yàn)評(píng)估類(lèi)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(shí)際的應(yīng)用中會(huì)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(shuō)結(jié)論有錯(cuò)誤．