Question

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，完成了如下图所示的实验并记录了数据．

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

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）该实验中出现这样结果的主要原因是什么？
（2）请你对小雯的实验方法提出合理的改进意见．

Answer 1

解：（1）对图乙：
①分析：对弹簧测力计进行受力分析：受到向上绳子的拉力（大小等于钩码重），向下受到重力和手向下的拉力．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 F₁的测量会小于物重．
②改进：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．
（2）对丙图：
①分析：“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．由表中数据可知，随着物重的增加，测力计的示数变大，但比物重的一半要大，这与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大．其主要原因是没有考虑滑轮的自重．
②改进：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或采用轻质滑轮．
故答案为：
（1）由表中数据可看出，使用定滑轮时（乙图）F₁≠G，这是由于没有考虑到弹簧测力计外壳受到的重力；
使用动滑轮时（丙图） F₂≠，是由于没有考虑动滑轮受到的重力．
（2）使用定滑轮时（乙图），将弹簧测力计倒过来使用（或水平拉动弹簧测力计；或实验前先测出弹簧测力计自身的重力）；
使用动滑轮时（丙图），要先测出钩码和动滑轮的总重，然后比较拉力与总重的关系（或采用轻质滑轮或增加钩码重）．
分析：（1）根据表格记录的数据的分析可知3次定滑轮拉力的测量存在问题．根据图乙对弹簧测力计进行受力分析可以找到问题所在．
（2）滑轮组中如果忽略滑轮自重和摩擦力的大小，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）．
（3）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，是受到了客观条件的影响，而不能说结论有错误．