Question

15．在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，將橡皮條的一端固定在水平木板上另一端系上兩根細繩，細繩的每一端都有繩套如圖1，實驗中需用兩個彈簧測力計分別勾住繩套，并互成角度地拉像皮條．

（1）某同學認為在該實驗過程中必須注意以下幾項，其中正確的是：CA．兩根細繩必須等長B．橡皮條應與兩繩夾角的平分線在同一直線上C．在使用彈簧秤時要注意使彈簧秤與木板平面平行
（2）在本實驗中，橡皮條的一端固定在木板上，用兩個彈簧秤把橡皮條的另一端拉到某一位置O點，以下操作中正確的有BA、同一次實驗中，O點位置允許變動．B、實驗中，彈簧測力計必須保持與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧測力計刻度．C、實驗中，先將其中一個彈簧測力計沿某一方向拉到最大量程，然后只需調節(jié)另一彈簧測力計的拉力的大小和方向，把橡皮條的節(jié)點拉到O點．D、實驗中，把橡皮條的結點拉到O點時，兩彈簧秤之間的夾角應取90°不變，以便于算出合力的大小
（3）做本實驗時，其中的三個實驗步驟是：①在水平放置的木板上墊一張白紙，把橡皮條的一端固定在板上，
另一端栓兩根細線，通過細線同時用兩個彈簧測力計互成角度地拉橡皮條，使它與細線的結點達到某一位置O點，在白紙上記下O點和兩彈簧測力計的讀數(shù)F₁和F₂在紙上②根據(jù)F₁和F₂的大小，應用平行四邊形定則作圖求出合力F．③只用一個彈簧測力計通過細繩拉橡皮條，使它伸長量與用兩個彈簧測力計拉時相同，記下此時彈簧測力計的讀數(shù)F′和細繩的方向．以上三個步驟中均有錯誤或遺漏，指出錯在哪里：在①中是應記下兩個細繩套的方向即F₁和F₂的方向在②中是應依據(jù)F₁和F₂的大小和方向作圖在③中是應將橡皮條與細繩套的結點拉至同一位置O點
（4）如圖2所示，橡皮筋的一端固定在A點，另一端拴上兩個細繩，每根細繩分別連著一個量程為5N、最小刻度值為0.1N的彈簧測力計，沿著兩個不同的方向拉彈簧測力計，當橡皮筋的活動端拉到O點時，兩根細繩相互垂直，如圖2甲所示，這時彈簧測力計的讀數(shù)可從圖中讀出．①由圖甲可讀得兩個相互垂直的拉力的大小分別為2.5N和4.0N（只需讀到0.1N）②在圖乙的方格紙中按作圖法的要求畫出這兩個力及它們的合力

（5）如圖3所示是甲和乙兩位同學在做以上實驗時得到的結果，其中哪一個比較符合實驗事實？甲（力F′是用一個彈簧測力計拉時的圖示）

Answer 1

分析 （1、2、3）在實驗中使用一根彈簧秤拉細線與兩根彈簧秤拉細線的作用效果要相同（即橡皮條拉到同一位置），而細線的作用是畫出力的方向，彈簧秤能測出力的大小．因此細線的長度沒有限制，彈簧秤的示數(shù)也沒有要求，兩細線的夾角不要太小也不要太大，但拉彈簧秤時必須保證與木板平面平行．
（4）先得出彈簧秤的最小分度，再由指針的位置讀出拉力的示數(shù)；畫力的圖示應注意先選擇合適的標度，再由標度表示出力的大小，由細線的方向得出力的方向；根據(jù)作圖的方法作圖即可．
（5）用一個彈簧拉橡皮筋時的力為實際值，實際值一定是沿著橡皮筋方向的．

解答 解：（1）A、細線的作用是能顯示出力的方向，所以不必須等長，故A錯誤；
B、兩細線拉橡皮條時，只要確保拉到同一點即可，不一定橡皮條要在兩細線的夾角平分線上，故B錯誤；
C、在拉彈簧秤時必須要求彈簧秤與木板平面平行，否則會影響力的大小，故C正確；
故選：C．
（2）A、要保證兩個彈簧稱的拉力與一個彈簧稱的拉力效果相同，橡皮條要沿相同方向伸長量相同，則O點的位置應固定．故A錯誤．
    B、本實驗是在水平面作力的圖示，為了減小誤差彈簧測力計必須保持與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧測力計的刻度．故B正確．
    C、本實驗，彈簧稱的拉力應不超過量程，兩個彈簧稱拉力的大小沒有要求，只要使兩次效果相同就行，故C錯誤．
    D、本實驗只要使兩次效果相同就行，兩個彈簧稱拉力的方向沒有限制．故D錯誤．
故選：B．
（3）該實驗采用“等效法”進行，即一個彈簧秤和兩個彈簧秤拉橡皮條與細繩套的結點時應該拉至同一位置O點，由于力是矢量，因此在記錄數(shù)據(jù)時，不光要記錄力的大小，還要記錄其方向，這樣才能做平行四邊形，從而驗證兩個力的合力大小和方向是否與一個力的大小和方向相同．
所以在①中是應記下兩個細繩套的方向即F₁和F₂的方向，在②中是應依據(jù)F₁和F₂的大小和方向作圖，在③中是應將橡皮條與細繩套的結點拉至同一位置O點，
（4）由圖可知，彈簧秤的最小分度為0.1N，則讀數(shù)分別為：2.5N和4.0N，
取如圖所示的兩格表示0.5N，則可得出F₁、F₂，由上圖得出兩力的方向；作出平行四邊形，即其對角線的長度表示力的大小，箭頭的指向表示力的方向，故兩個力及它們的合力圖示如下所示：

（5）實驗中F是由平行四邊形得出的，而F′是通過實驗方法得出的，其方向一定與橡皮筋的方向相同，而由于實驗過程不可避免的存在誤差，因此理論值F的方向與豎直方向總要有一定夾角，所以甲比較符合實驗事實．
故答案為：（1）C；（2）B；（3）應記下兩個細繩套的方向即F₁和F₂的方向；應依據(jù)F₁和F₂的大小和方向作圖；應將橡皮條與細繩套的結點拉至同一位置O點；
（4）2.5；4.0；（5）甲

點評 本實驗采用是等效替代的思維方法．實驗中要保證一個合力與兩個分力效果相同，結點O的位置必須相同．對于實驗題目，只有親自做過實驗，做起來才能心中有數(shù)，而且會起到事半功倍的效果，通過背實驗而做實驗題目效果會很差．