Question

（1）验证“力的平行四边形法则”实验如图所示，A为固定橡皮的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB、OC为细绳子，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．图甲中弹簧秤B的读数为

11.40

N；图乙中的F和两力中，方向一定沿OA方向的是

F

；本实验采用的科学方法是

B

．
A．理想实验法      B．等效替代法      C．控制变量法      D．建立物理模型法

（2）某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律．频闪仪每隔0.05s闪光一次，图丙中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表（当地重力加速度取9.8m/s²，小球质量m=0.2kg，结果保留三位有效数字）：

时刻	t2	t3	t4	t5
速度（m/s）	5.59	5.08	4.58

①由频闪照片上的数据计算t₅时刻小球的速度v₅=

4.08

m/s．
②从t₂到t₅时间内，重力势能增量△E_p=

1.42

J，动能减少量△E_k=

1.46

J．
③在误差允许的范围内，若△E_p与△E_k近似相等，从而验证了机械能守恒定律．由上述计算得△E_p

＜

△E_k（选填“＞”“＜”或“=”），造成这种结果的主要原因是

由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在

．

Answer 1

分析：（1）该实验采用了“等效法”，由于实验误差的存在，导致F₁与F₂合成的实际值与与理论值存在差别．
（2）在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，据此可以求t₅时刻的速度大小；
根据重力做功和重力势能之间的关系可以求出重力势能的减小量，根据起末点的速度可以求出动能的增加量；
由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在，导致动能的减小量没有全部转化为重力势能．

解答：解：（1）图甲中弹簧秤B的读数为：11N+0.40N=11.40N；
F₁与F₂的合力的实际值为一个弹簧拉绳套时的弹簧的弹力大小和方向，而理论值是通过平行四边形定则得到的值F′．因此方向一定沿AO方向的是F．
该实验中采用的科学方法是等效替代法．故B正确，A、C、D错误．
（2）①在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，所以有：
v₅=

0.2166+0.1914

2×0.05

=4.08 m/s
②根据重力做功和重力势能的关系有：
△E_p=mg（h₂+h₃+h₄）=0.2×10×（26.68+24.16+21.66）×10^-2 J=1.42J
在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，所以有：
v₂=

0.2668+0.2918

2×0.05

=5.59 m/s
△E_k=

1

2

m（v₂²-v₅²）=

1

2

×0.2×[（5.59）²-（4.08）²]J=1.46 J．
③由上述计算得△E_p＜△E_k，由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在，导致动能减小量没有全部转化为重力势能．
故答案为：（1）①11.4；②F；　③B； （2）①4.08；②1.42； 1.46 ③＜；由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在．

点评：掌握实验原理，从多个角度来理解和分析实验，提高分析解决问题的能力．
本题考查了验证机械能守恒定律中的数据处理方法，以及有关误差分析，尤其是误差分析是难点，要学会根据可能产生误差的原因进行分析．