Question

（1）“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖1甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩套．圖1乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖．
①圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是

 

．
②在本實(shí)驗(yàn)中，兩次拉橡皮條時(shí)，都需要將橡皮條拉到

 

，這樣做的目的是

 

．
（2）某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．已知當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²
①實(shí)驗(yàn)小組選出一條紙帶如圖乙所示，其中O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，在計(jì)數(shù)點(diǎn)A和B、B和C之間還各有一個(gè)點(diǎn)，測(cè)得h₁=12.01cm，h₂=19.15cm，h₃=27.86cm．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通以50Hz的交流電．根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到B點(diǎn)時(shí)重錘的重力勢(shì)能比開(kāi)始下落時(shí)減少了

 

J；此時(shí)重錘的動(dòng)能比開(kāi)始下落時(shí)增加了

 

 J，根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以知道該實(shí)驗(yàn)小組在做實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題是

 

．（重錘質(zhì)量m已知）
②在圖乙所示的紙帶基礎(chǔ)上，某同學(xué)又選取了多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，并測(cè)出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一個(gè)點(diǎn)O的距離h，算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度v，以h為橫軸，以

v2

2

為縱軸畫出的圖線應(yīng)是如圖3中的

 

．圖線的斜率表示

 

．

Answer 1

分析：（1）在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中：需要注意的問(wèn)題是：①?gòu)椈沙优c木板平面平行；②確定力的方向時(shí)取點(diǎn)越遠(yuǎn)越好，即繩越細(xì)越長(zhǎng)越好；③確定方向時(shí)不能碰到線；④夾角既不能太大也不能太��；⑤畫力的圖示時(shí)使用同一的標(biāo)度；⑥將節(jié)點(diǎn)拉到相同的位置保證效果相同，了解這些注意事項(xiàng)即可正確解答本題．
（2）解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，從而求出動(dòng)能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值．
利用圖象問(wèn)題結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)研究常用的方法．我們更多的研究直線圖形，找出其直線的斜率和截距．

解答：解：（1）①F₁與F₂合力的實(shí)驗(yàn)值是指通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到值，即用一個(gè)彈簧拉繩套時(shí)測(cè)得的力的大小和方向，而理論值（實(shí)際值）是指通過(guò)平行四邊形得出的值，故F′是力F₁與F₂合力的實(shí)驗(yàn)值，其方向一定沿AO方向．
②為了使彈簧兩次拉橡皮條的效果相同，要求在同一次實(shí)驗(yàn)中，O點(diǎn)位置不動(dòng)；為了體現(xiàn)合力和分力的效果相同，同時(shí)便于作圖比較合力的理論值和實(shí)驗(yàn)值，要求分力與合力在同一平面內(nèi)，
（2）：①根據(jù)重力勢(shì)能的定義式得出：
當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在B點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢(shì)能的減少量為△E_P=mgh₂=1.88m，
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論
v_B=

xAC

tAC

=

h3-h1

4T

=

0.2786-0.1201

4×0.02

m/s=1.98m/s
△E_K=E_kB-0=

1

2

mv_B²=1.96m．
以上發(fā)現(xiàn)：△E_K＞△E_P，說(shuō)明打出的第一個(gè)點(diǎn)已經(jīng)具有了一定的速度．
該實(shí)驗(yàn)小組在做實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題可能原因是實(shí)驗(yàn)時(shí)先釋放紙帶，然后再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源．
②利用

1

2

v²-h圖線處理數(shù)據(jù)，物體自由下落過(guò)程中機(jī)械能守恒，mgh=

1

2

mv²，即

1

2

v²=gh
由于打出的第一個(gè)點(diǎn)已經(jīng)具有了一定的速度，所以h為0時(shí)，v已經(jīng)不為0呢．
所以以

1

2

v²為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應(yīng)是圖乙中D．
那么

1

2

v²-h圖線的斜率就等于重力加速度g．
故答案為：（1）①F′
②相同位置，保證前后兩次拉橡皮條時(shí)的效果相同
（2）①1.88m，1.96m，該實(shí)驗(yàn)小組做實(shí)驗(yàn)時(shí)先釋放了紙帶，然后再合上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電鍵 或者 釋放紙帶時(shí)手抖動(dòng)了
②D，重力加速度g

點(diǎn)評(píng)：該題比較全面的考察了驗(yàn)證平行四邊形定則中的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)于這些基礎(chǔ)知識(shí)和要求即要通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行切身體會(huì)，同時(shí)也要通過(guò)練習(xí)加深理解．
對(duì)于物理量線性關(guān)系圖象的應(yīng)用我們要從兩方面：1、從物理角度找出兩變量之間的關(guān)系式2、從數(shù)學(xué)角度找出圖象的截距和斜率，兩方面結(jié)合解決問(wèn)題．
要能夠找出斜率和截距的物理意義，我們必須要從物理角度找出兩個(gè)物理變量的關(guān)系表達(dá)式．