Question

（1）某同學在做“研究共點力合成”的實驗時，先用一個彈簧秤拉橡皮條測得拉力F，再用兩個彈簧拉橡皮條測得合力F'．當通過兩根細繩把橡皮條拉到某一位置O時，要記錄這一結點O的位置，并記錄細繩的方向．當用一個彈簧秤拉橡皮條時，細繩套與橡皮條的結點應該拉到

 

，并記錄細繩的方向．如果兩位同學得到的實驗結果如甲圖和乙圖，則

 

圖畫錯了．（選填“甲”或“乙”）？

（2）用圖裝置做“研究加速度的大小與哪些因素有關”實驗時，用小盤和砝碼拉動小車．實驗前，應把長木板有打點計時器的一段抬高到合適的位置，這樣做的目的是

 

；實驗時必須采用

 

法．即先保持小車質量不變，把

 

視為小車所受到的合外力，多次改變合外力，測出小車對應的加速度，研究加速度與合外力的關系．再保持小車所受的合外力不變，多次改變小車的質量，測出相應的加速度，研究加速度與小車質量的關系．

（3）某同學在分析一條紙帶時，每相鄰兩個計數點中還有4個計時點沒有標示出來，根據紙帶求得B點對應的速度v_B=

 

m/s，加速度a=

 

m/s²．（兩個結果均保留三位有效數字）

Answer 1

分析：1、在實驗中必須確保橡皮筋拉到同一位置，即一力的作用效果與兩個力作用效果相同．同時我們需要記錄下力的大小和方向．
2、小車受到重力、支持力、摩擦力和橡皮筋的拉力，要使拉力等于合力，必須使重力的下滑分量平衡摩擦力，使小車在不受拉力作用時做勻速直線運動時，沒有拉力的合力為0，重力的下滑分量等于摩擦力；
3、根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點時小車的瞬時速度大小．

解答：解：（1）在實驗中必須確保橡皮筋拉到同一位置，即一力的作用效果與兩個力作用效果相同．同時我們需要記錄下力的大小和方向．所以要記錄O點的位置、彈簧秤的讀數、細線的方向，用一只彈簧秤通過細繩套把橡皮條的結點拉到O點，使得一根彈簧秤的拉力效果和兩根彈簧秤的拉力效果相同．
在實驗中，實際測量的合力與橡皮筋在同一條直線上，而根據作圖法的合力會跟橡皮筋有一定的偏差．故甲符合實驗事實，乙圖畫錯了．
（2）把長木板有打點計時器的一段抬高到合適的位置，這樣做的目的是平衡摩擦力，即小車的重力沿斜面的分力與小車的摩擦力相等．
實驗時必須采用控制變量法．即先保持小車質量不變，把小盤和砝碼的總重力視為小車所受到的合外力，多次改變合外力，測出小車對應的加速度，研究加速度與合外力的關系．再保持小車所受的合外力不變，多次改變小車的質量，測出相應的加速度，研究加速度與小車質量的關系．
（3）由于每相鄰兩個計數點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數點間的時間間隔T=0.1s，
根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上D點時小車的瞬時速度大小．
v_B=

XAC

2T

=

0.02760

0.2

m/s=0.138m/s
設A到B之間的距離為x₁，以后各段分別為x₂、x₃、x₄，
根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：x₃-x₁=2a₁T² 
x₄-x₂=2a₂T² 
 為了更加準確的求解加速度，我們對兩個加速度取平均值
得：a=

1

2

（a₁+a₂）
即小車運動的加速度計算表達式為：a=

XCE-XAC

4T2

=

0.10560-0.02760-0.02760

4×(0.1)2

m/s²=1.26m/s²．
故答案為：（1）位置O點，乙 （2）平衡摩擦力，控制變量，小盤和砝碼的總重力；
（3）0.138，1.26．

點評：1、本題比較全面的考察了驗證平行四邊形定則中的基礎知識，對于這些基礎知識和要求即要通過實驗進行切身體會，同時也要通過練習加深理解．
2、該題考查驗證實驗中平衡摩擦力的目的，同時知道實驗的原理．
3、要提高應用勻變速直線的規律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．