Question

18．小明同学坐竖直升降的电梯从一楼到六楼时，感觉刚上升时有一种向下沉的感觉，快到六楼时却有一种向上抛的感觉；而从六楼到一楼时，刚开始向下时也有一种向上抛的感觉，快到一楼时又有一种向下沉的感觉．小明对此产生了兴趣，觉得这种感觉应该与人对电梯地板的压力有关．于是他找来了一只弹簧秤和一块铁块来做实验．他把弹簧秤固定在电梯的天花板上，再把铁块挂在弹簧秤上，如图1所示．当电梯静止时，弹簧秤的示数为10牛，然后他开始研究电梯整个上升过程中弹簧秤的示数变化，每隔1秒记录一次数据，如表一所示，并画出了弹簧秤示数F随时间t变化的图线（如图2甲图）．从甲图中小明领悟到了向下沉的感觉是人对地板的压力在增大，向上抛的感觉是人对地板的压力在减小．接着他又开始研究电梯整个下降过程中弹簧秤的示数变化，记录数据如表二所示．
表一  一楼到六楼的实验数据

时间t（秒）	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
弹簧秤的 示数F（牛）	10	11.5	11.0	10.5	10.0	10.0	10.0	10.0	9.5	9.0	8.5	10.0

表二  六楼到一楼的实验数据

时间t（秒）	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
弹簧秤的 示数F（牛）	10	8.5	9.0	9.5	10.0	10.0	10.0	10.0	10.5	11.0	11.5	10.0

请分析回答下列问题：
（1）根据表二数据，请在图2乙图中画出电梯在整个下降过程中弹簧秤示数F随时间t变化的图线．
（2）该铁块的质量是1千克（g取10牛/千克）．当电梯刚上升或下降时，弹簧秤示数发生变化的原因是铁块具有惯性．
（3）小明同学认为弹簧秤示数变大时电梯在上升，变小时电梯在下降，你认为他的观点对吗？不对．
（4）仅从弹簧秤示数的变化如何来判断电梯在整个运动过程中是在上升还是在下降？若开始弹簧秤的示数较大，后来接近不变，则为上升过程；若开始弹簧秤的示数较小，后来接近不变，则为下降过程．

Answer 1

分析 （1）根据实验数据绘制图形的关键是制定符合条件的坐标系，然后找出由横坐标和纵坐标确定的对应点，连线得到图形．
（2）重力与质量的关系是G=mg；一切物体都有惯性，惯性是保持物体运动状态不变的性质；
（3）（4）由实验数据可以看出，电梯上升和下降过程都可能使弹簧秤的示数变大或变小．

解答 解：（1）电梯在整个下降过程中弹簧秤示数F随时间t变化的图线如下图：

（2）由G=mg可得，m=$\frac{G}{g}$=$\frac{10N}{10N/kg}$=1kg；
当电梯刚上升或下降时，铁块由于惯性，还要保持原来的静止状态，所以弹簧秤的示数会发生变化．
（3）由实验数据可知，电梯在上升过程中，弹簧秤的示数可能大于或小于物体的重力；电梯下降过程中，弹簧秤的示数可能大于或小于物体的重力，所以小明的观点是错误的；
（4）电梯刚开始上升时，弹簧秤的示数大于重力，当接近匀速运动时，则示数接近本身的重力；所以若开始弹簧秤的示数较大，后来接近不变，则为上升过程；
电梯刚开始下降时，弹簧秤的示数会小于重力，当接近匀速运动时，则示数接近于本身的重力，所以若开始弹簧秤的示数较小，后来接近不变，则为下降过程．
故答案为：（1）见上图；（2）1；惯；（3）不对；（4）若开始弹簧秤的示数较大，后来接近不变，则为上升过程；若开始弹簧秤的示数较小，后来接近不变，则为下降过程．

点评 解决此类实验探究题的关键是认真审题，解答时，注意联系实际及涉及到的知识点，根据实验数据分析得出结论，并能应用结论来接近实际的问题．