物理实验要遵循实事求是的原则.小雯同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中,完成了如图所示的实验并记录了数据.
通过分析数据,她觉得与书中的结论有较大偏差.你一定也做过这样的实验,回想你的实验经历,回答下列问题:
(1)分别叙述实验中出现这样结果的可能原因(各写一个):
定滑轮实验:________,
动滑轮实验:________;
(2)针对你前面所说的原因提出改进意见(各写一个):
定滑轮实验:________,
动滑轮实验:________;
实验次数 | 物重 G/N | 使用定滑轮时测力计的 示数 F1/N | 使用动滑轮时测力计的 示数F2/N |
1 | 1.00 | 0.60 | 0.65 |
2 | 1.50 | 1.10 | 0.90 |
3 | 2.00 | 1.60 | 1.15 |
解:(1)对弹簧测力计进行受力
受到向上绳子的拉力(大小等于钩码重),向下受到重力和手的向下拉力.图中手拉测力计挂钩,因此测力计测量的是手向下的拉力而不是绳子自由端的拉力.所以在匀速拉动时,根据二力平衡条件可知实验会造成拉力大于物重;
动滑轮的使用:“使用动滑轮能省一半力”是在不考虑动滑轮和摩擦的理想情况下才成立的,在实际实验中,动滑轮的物重和摩擦是客观存在的,则F>(G动+G物).
(2)使用定滑轮改进的意见:弹簧测力计的挂钩应该挂在绳子自由端,其读数才是用定滑轮提升物体时绳子自由端的拉力值.
使用动滑轮改进的意见:可以先测出钩码和动滑轮的总重,然后比较拉力与总重的关系.
故答案为:(1)拉力大于物重;拉力大于物体和动滑轮总重的二分之一;(2)弹簧测力计的挂钩应该挂在绳子自由端,其读数才是用定滑轮提升物体时绳子自由端的拉力值;可以先测出钩码和动滑轮的总重,然后比较拉力与总重的关系.
分析:(1)滑轮组中如果忽略滑轮自重和摩擦力的大小,使用定滑轮不省力,但能改变力的方向;使用动滑轮能省一半的力,如果考虑动滑轮自重,则F=(G动+G物).根据对测力计进行受力分析可以找到问题所在.
(2)使用定滑轮时,改进弹簧测力计的使用法;使用动滑轮时,要考虑到动滑轮的重力.
点评:本题考查了学生对实验测量数据的分析能力,属实验评估类题目范畴.有许多物理中的结论是建立在理想模型条件下得出的,在实际的应用中会出现与结论不一致的情况,受到客观条件的影响.