Question

11．物理实验要遵守实事求是，小明同学在“探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，小明觉得与课本上的结论有较大偏差．你一定也做过这样的实验，回想你的实验历程，通过分析数据，她觉得与书本中的结论偏差较大．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：

实验序号	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
实验结论		使用定滑轮时拉力小于物重	使用动滑轮时拉力大于物重的一半

（1）该实验中造成使用定滑轮时F₁≠G的主要原因是：没有考虑弹簧测力计外壳受到的重力．
（2）该实验中造成使用动滑轮时F₂≠$\frac{G}{2}$的主要原因是：没有考虑动滑轮受到的重力．
（3）请你对小明做“研究定滑轮的特点”的实验方法提出合理的改进意见：弹簧测力计的挂钩应该挂在绳子自由端．
（4）请你对小明做“研究动滑轮的特点”的实验方法提出合理的改进意见：先测出钩码和动滑轮的总重．

Answer 1

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=$\frac{1}{2}$（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．

解答 解：（1）对定滑轮图中的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），向下受到测力计外壳的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，所以使用定滑轮时F₁≠G的主要原因是：没有考虑弹簧测力计外壳受到的重力．
（2）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．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动滑轮受到的重力．
（3）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．
（4）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）没有考虑弹簧测力计外壳受到的重力；
（2）没有考虑动滑轮受到的重力；
（3）弹簧测力计的挂钩应该挂在绳子自由端；
（4）先测出钩码和动滑轮的总重（或采用轻质滑轮或增加钩码重）．

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．