Question

【題目】關(guān)于驗(yàn)證平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)，某實(shí)驗(yàn)小組得出如圖甲所示的圖（Fˊ與A、O共線），其中A為固定橡皮條的固定點(diǎn)，O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)合點(diǎn)。請回答下列問題：

（1）實(shí)驗(yàn)中需要的器材有：方木板、白紙、橡皮條、細(xì)繩套（兩個）、三角板、圖釘若干、刻度尺等，還必須要有的器材是_________。

（2）在該實(shí)驗(yàn)中，合力與分力的概念是一種_________的科學(xué)思想方法 （選填“理想實(shí)驗(yàn)”或“等效替代”）。

（3）如圖所示，某同學(xué)完成該實(shí)驗(yàn)后得到圖甲中的“F ”和“Fˊ”兩個力中， 由一個彈簧測力計拉橡皮條得到的力是__（填“F ”或“Fˊ”）。

（4）下列操作有利于減小實(shí)驗(yàn)誤差的是_______（填字母代號）。

A．拴在橡皮條上的兩條細(xì)繩必須等長

B．實(shí)驗(yàn)前將兩彈簧測力計調(diào)零后水平互鉤對拉，選擇兩個讀數(shù)相同的測力計

C．把橡皮條的另一端拉到O點(diǎn)時，兩彈簧測力計間的夾角必須取90°

D．用兩彈簧測力計拉橡皮條時，兩彈簧測力計的示數(shù)必須相同

（5）若兩位同學(xué)在家中想驗(yàn)證力的平行四邊形定則，他們手中有一些彈性橡皮條（彈力滿足胡克定律，勁度系數(shù)為 k）。如圖乙所示，他們將三根橡皮條的一端系在一起，另一端分別系上細(xì)線，仍保證橡皮條原長相同，測得原長L0=5.40cm。接下來把貼有白紙的木板放在水平桌面上，兩人合作平行于紙面分別通過細(xì)線拉三根橡皮條至某一長度（在彈性限度內(nèi)），保持狀態(tài)不變；如圖丙所示，記錄此時結(jié)點(diǎn)位置和三個橡皮條另一端的位置，量出三個端點(diǎn)到結(jié)點(diǎn)O的距離分別為L1=9.20cm、L2=8.40cm、L3=7.80cm。請根據(jù)他們的實(shí)驗(yàn)過程和記錄的數(shù)據(jù)，作出驗(yàn)證力的平行四邊形定則的圖示_____________，并簡要說明是如何驗(yàn)證的_______。

Answer 1

【答案】 彈簧測力計（彈簧秤） 等效替代 Fˊ B 如圖所示：

將任意一個力反向延長至等大，由平衡條件可知這就是另外兩力的合力；比較它與用平行四邊形定則做出的另外兩個力的合力的大小和方向，若近似相同即可驗(yàn)證平行四邊行定則

【解析】（1）做探究共點(diǎn)力合成的規(guī)律實(shí)驗(yàn)：我們是讓兩個力拉橡皮條和一個力拉橡皮條產(chǎn)生的作用效果相同，測出兩個力的大小和方向以及一個力的大小和方向，用力的圖示畫出這三個力，用平行四邊形做出兩個力的合力的理論值，和那一個力進(jìn)行比較，所以我們需要的實(shí)驗(yàn)器材有：方木板（固定白紙），白紙（記錄方向畫圖）、刻度尺（選標(biāo)度）、繩套（彈簧秤拉橡皮條）、圖釘（固定白紙）、三角板（畫平行四邊形），橡皮條（讓力產(chǎn)生相同的作用效果的），還需要彈簧測力計（測力的大�。�；

（2）在該實(shí)驗(yàn)中，合力與分力的概念是一種等效替代的科學(xué)思想方法；

（3）F是通過作圖的方法得到合力的理論值，而是通過一個彈簧稱沿AO方向拉橡皮條，使橡皮條伸長到O點(diǎn)，使得一個彈簧稱的拉力與兩個彈簧稱的拉力效果相同，測量出的合力，故由一個彈簧測力計拉橡皮條得到的力是，由于誤差的存在F和方向并不在重合。

（4）A、具體實(shí)驗(yàn)中，兩細(xì)繩長度不需要相同，故A錯誤；

B、彈簧測力計使用前應(yīng)用校零，即將兩彈簧測力計調(diào)零后水平互鉤對拉，選擇兩個讀數(shù)相同的測力計，故B正確；

C、本實(shí)驗(yàn)只要使兩次效果相同就行，兩個彈簧稱拉力的大小和方向沒有限制，故CD錯誤；

（5）根據(jù)題意得出三個橡皮條的形變量分別為， ， ，則橡皮條的彈力與形變量成正比，如圖所示，按比例作出平衡時三個橡皮條拉力的圖示，將任意一個力反向延長至等大，由平衡條件可知，這就是另外兩個力的合力，比較它與用平行四邊形定則作出的另外兩個力的合力的大小和方向，若近似相同即可驗(yàn)證平行四邊形定則。