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 |
(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).
解:(1)對(duì)圖乙:
①
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).
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.
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.
學(xué)習(xí)好物理的十大方法:圖表記憶法:可采用小卡片、轉(zhuǎn)動(dòng)紙板、列表格等方式,將知識(shí)內(nèi)容分類歸納小結(jié)編成圖表記憶。