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做物理实验要遵循实事求是的原则.如图所示,小明同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的...

做物理实验要遵循实事求是的原则.如图所示,小明同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中,完成了如下所示的实验,并记录了数据(如下表).
实次
数验
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
11.000.600.65
21.501.100.90
22.001.601.15
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:
(1)该实验中造成使用定滑轮时F1≠G的主要原因是:______
(2)该实验中造成使用动滑轮时F2≠G/2的主要原因是:______
(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:______
(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:______
(5)几天后,小明同学又做了“测滑轮组机械效率”的实验,在此实验中他用同一滑轮组进行两次实验,实验数据如下表:
①此实验他所用滑轮的个数至少是______个,其中动滑轮有______个.
②第一次实验测得滑轮组的机械效率为______,第二次实验时滑轮组的机械效率______第一次的机械效率(选填“大于”、“小于”或“等于”)
次数钩码重/N钩码上升高度/cm弹簧测力计示数/N弹簧测力计移动距离/cm
12100.840
2551.520


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(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=(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. (3)使用滑轮组时,在忽略滑轮自重和摩擦力的条件下,动滑轮和重物由几股绳子承担,拉力为重物的几分之一,而考虑滑轮自重和摩擦力时,拉力就不再是重物的几分之一,但拉力作用点移动的距离仍为重物升高高度的几倍,据此分析判断即可,机械效率利用η=计算. 【解析】 (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. (5)使用滑轮组时,动滑轮和重物由几股绳子承担,拉力作用点移动的距离为重物升高高度的几倍, 所以由n===4可知,动滑轮和重物由4股绳子承担,即动滑轮必须有两个,定滑轮至少有一个,所以滑轮共至少需要3个. 第一次实验滑轮组的机械效率为用η1=×100%=×100%=×100%=62.5%, 第二次实验滑轮组的机械效率为用η2=×100%=×100%=×100%=83.3%, 所以第二次实验时滑轮组的机械效率大于第一次的机械效率. 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); (5)3;2;62.5%;大于.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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