Question

【题目】关于验证平行四边形定则的实验，某实验小组得出如图甲所示的图（Fˊ与A、O共线），其中A为固定橡皮条的固定点，O为橡皮条与细绳的结合点。请回答下列问题：

（1）实验中需要的器材有：方木板、白纸、橡皮条、细绳套（两个）、三角板、图钉若干、刻度尺等，还必须要有的器材是_________。

（2）在该实验中，合力与分力的概念是一种_________的科学思想方法 （选填“理想实验”或“等效替代”）。

（3）如图所示，某同学完成该实验后得到图甲中的“F ”和“Fˊ”两个力中， 由一个弹簧测力计拉橡皮条得到的力是__（填“F ”或“Fˊ”）。

（4）下列操作有利于减小实验误差的是_______（填字母代号）。

A．拴在橡皮条上的两条细绳必须等长

B．实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的测力计

C．把橡皮条的另一端拉到O点时，两弹簧测力计间的夹角必须取90°

D．用两弹簧测力计拉橡皮条时，两弹簧测力计的示数必须相同

（5）若两位同学在家中想验证力的平行四边形定则，他们手中有一些弹性橡皮条（弹力满足胡克定律，劲度系数为 k）。如图乙所示，他们将三根橡皮条的一端系在一起，另一端分别系上细线，仍保证橡皮条原长相同，测得原长L0=5.40cm。接下来把贴有白纸的木板放在水平桌面上，两人合作平行于纸面分别通过细线拉三根橡皮条至某一长度（在弹性限度内），保持状态不变；如图丙所示，记录此时结点位置和三个橡皮条另一端的位置，量出三个端点到结点O的距离分别为L1=9.20cm、L2=8.40cm、L3=7.80cm。请根据他们的实验过程和记录的数据，作出验证力的平行四边形定则的图示_____________，并简要说明是如何验证的_______。

Answer 1

【答案】 弹簧测力计（弹簧秤） 等效替代 Fˊ B 如图所示：

将任意一个力反向延长至等大，由平衡条件可知这就是另外两力的合力；比较它与用平行四边形定则做出的另外两个力的合力的大小和方向，若近似相同即可验证平行四边行定则

【解析】（1）做探究共点力合成的规律实验：我们是让两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条产生的作用效果相同，测出两个力的大小和方向以及一个力的大小和方向，用力的图示画出这三个力，用平行四边形做出两个力的合力的理论值，和那一个力进行比较，所以我们需要的实验器材有：方木板（固定白纸），白纸（记录方向画图）、刻度尺（选标度）、绳套（弹簧秤拉橡皮条）、图钉（固定白纸）、三角板（画平行四边形），橡皮条（让力产生相同的作用效果的），还需要弹簧测力计（测力的大小）；

（2）在该实验中，合力与分力的概念是一种等效替代的科学思想方法；

（3）F是通过作图的方法得到合力的理论值，而是通过一个弹簧称沿AO方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到O点，使得一个弹簧称的拉力与两个弹簧称的拉力效果相同，测量出的合力，故由一个弹簧测力计拉橡皮条得到的力是，由于误差的存在F和方向并不在重合。

（4）A、具体实验中，两细绳长度不需要相同，故A错误；

B、弹簧测力计使用前应用校零，即将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的测力计，故B正确；

C、本实验只要使两次效果相同就行，两个弹簧称拉力的大小和方向没有限制，故CD错误；

（5）根据题意得出三个橡皮条的形变量分别为， ， ，则橡皮条的弹力与形变量成正比，如图所示，按比例作出平衡时三个橡皮条拉力的图示，将任意一个力反向延长至等大，由平衡条件可知，这就是另外两个力的合力，比较它与用平行四边形定则作出的另外两个力的合力的大小和方向，若近似相同即可验证平行四边形定则。