Question

（1）完善实验步骤．
某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验，其中三个实验步骤分别是：
在桌面上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；
①在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮的一端固定在木板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两只弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点达到某一位置O，在白纸上记下

 

和

 

；
②只用一只弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条，使

 

，记下细线的方向和弹簧测力计的示数F′．
③在纸上根据F₁、F₂的大小，用作图法作出平行四边形及对角线F及力F′；若

 

，则验证了力的平行四边形定则．

（2）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图1所示的装置，打点计时器使用的交流电频率为50Hz．
①该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图2所示，自A点起，相邻两点的距离分别为：10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm；则打E点时小车速度为

 

m/s，小车的加速度为

 

m/s²；（计算结果请保留两位有效数字）
②该同学要探究小车的加速度a和质量M、合外力F的关系，应用了

 

法；若该同学要探究加速度a和拉力F关系，应该保持

 

不变；
③该同学通过数据的处理作出了a-F图象，如图3所示，则图中直线不过原点的原因可能是

 

．
④此图线的末段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是：

 

A．小车与轨道之间存在摩擦         B．导轨保持了水平状态
C．砂和砂桶的总质量太大           D．所用小车的质量太大．

Answer 1

分析：1、“验证力的平行四边形定则”的实验原理是：记录两个分力以及合力的大小和方向后，选用相同的标度将这三个力画出来，画出来的合力是实际值，然后根据平行四边形画出合力的理论值，通过比较实际值和理论值的关系来进行验证，明确了实验原理即可知知道实验中需要记录的物理量和具体的操作．
2、纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的两个推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．
直线发生弯曲，由图可以看出图象的斜率逐渐减小，结合实验原理分析原因．

解答：解：（1）①探究“互成角度的两个力的合成”的实验的实验原理是用力的图示画出两个分力和实际的合力，然后用平行四边形画出合力的理论值，因此需要记录两个拉力的大小和方向，拉力的方向通过细线来确定．
②该实验采用“等效代替”法，因此在用两个绳套拉橡皮筋时，要将橡皮筋与细线结点拉到与步骤（1）中结点O位置重合，同时记录弹簧弹力的大小和方向．
③在纸上根据F₁、F₂的大小，用作图法作出平行四边形及对角线F及力F′，若在误差允许的范围内重合，则验证了力的平行四边形定则．
（2）①利用匀变速直线运动的推论得出：
v_E=vE=

xDF

tDF

=

0.016+0.018

0.02×2

m/s=0.85m/s
小车的加速度为a=

△x

t2

=

0.012-0.01

0.022

m/s²=5m/s²
②本实验要探究小车的加速度a和质量M、合外力F的关系，故采用控制变量法；若该同学要探究加速度a和拉力F的关系，应该保持小车的质量M不变．
③图中当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时，小车的加速度不为0，说明小车的摩擦力小于重力的分力，所以原因是实验前木板右端垫得过高．
④直线发生弯曲的原因是 没有满足小车质量远大于砂和砂桶质量的条件，ABD错误，C正确，故选：C．
故答案为：（1）①两个拉力的大小，方向；②它的结点到达位置O点；③F和F′在误差允许的范围内重合；
（2）①0.85，5；②控制变量，小车质量M恒定；③平衡摩擦力过度；④C．

点评：要围绕“验证力的平行四边形定则”的实验原理对实验步骤和实验中需要注意的问题进行理解，正确理解“等效代替”的含义．