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(2010•宝应县模拟)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
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![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/34fae6cd7b899e51a745359041a7d933c9950d6e.jpg)
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 |
1 | 1.00 | 0.60 | 0.65 |
2 | 1.50 | 1.10 | 0.90 |
2 | 2.00 | 1.60 | 1.15 |
(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 |
1 | 2 | 10 | 0.8 | 40 |
2 | 5 | 5 | 1.5 | 20 |
▼优质解答
答案和解析
(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.
(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=
s |
h |
40cm |
10cm |
第一次实验滑轮组的机械效率为用η1=
W1有用 |
W1总 |
G1h1 |
F1s1 |
2N×10cm |
0.8N×40cm |
第二次实验滑轮组的机械效率为用η2=
W2有用 |
W2总 |
G2h2 |
F2s2 |
5N×5cm |
1.5N×20cm |
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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