Question

13．物理實驗要遵循實事求是的原則．小明同學在“研究定滑輪和動滑輪特點”的實驗中完成了如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	0.70	0.65
2	1.50	1.20	0.90
3	2.00	1.70	1.15

回答下列問題：
由表中數(shù)據(jù)可看出，使用定滑輪時（乙圖）F₁不等于（等于/不等于）G，這是由于沒有考慮彈簧測力計外殼受到的重力；使用動滑輪時（丙圖） F₂不等于（等于/不等于）G/2，是由于沒有考慮沒有考慮動滑輪受到的重力．
（2）請你對小明的實驗方法提出合理的改進意見．就定滑輪、動滑輪分別提一條．
①使用定滑輪時，彈簧測力計的掛鉤應該掛在繩子自由端；
②使用動滑輪時，先測出鉤碼和動滑輪的總重（或采用輕質(zhì)滑輪或增加鉤碼重）．

Answer 1

分析 （1）滑輪組中如果忽略滑輪自重和摩擦力的大小，使用定滑輪不省力，但能改變力的方向；使用動滑輪能省一半的力，如果考慮動滑輪自重，則F=$\frac{1}{2}$（G_動+G_物）．根據(jù)對測力計進行受力分析可以找到問題所在．
（2）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）對定滑輪圖中的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），向下受到測力計外殼的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，所以使用定滑輪時F₁≠G的主要原因是：沒有考慮彈簧測力計外殼受到的重力．
動滑輪的使用：“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”的結論偏差較大．其主要原因是沒有考慮動滑輪受到的重力．
（2）改進：①使用定滑輪時，彈簧測力計的掛鉤應該掛在繩子自由端，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使用動滑輪時，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系或采用輕質(zhì)滑輪．
故答案為：（1）不等于；沒有考慮彈簧測力計外殼受到的重力；不等于；沒有考慮動滑輪受到的重力；
（2）①使用定滑輪時，彈簧測力計的掛鉤應該掛在繩子自由端；②使用動滑輪時，先測出鉤碼和動滑輪的總重（或采用輕質(zhì)滑輪或增加鉤碼重）；

點評 本題考查了學生對實驗測量數(shù)據(jù)的分析能力，屬實驗評估類題目范疇．有許多物理中的結論是建立在理想模型條件下得出的，在實際的應用中會出現(xiàn)與結論不一致的情況，是受到了客觀條件的影響，而不能說結論有錯誤．