Question

12．某同學做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細繩的結點，OB和OC為細繩．圖乙是在白紙上根據實驗結果畫出的圖．

（1）如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是F’．
（2）本實驗采用的科學方法是B．
A．理想實驗法            B．等效替代法C．控制變量法            D．建立物理模型法
（3）某同學在家中嘗試驗證平行四邊形定則，他找到三條相同的橡皮筋（遵守胡克定律，且末端均系有相同的細繩套）和若干重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細繩、白紙、圖釘等．設計了如下實驗：將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個釘子A、B上，另一端通過繩套與第三條橡皮筋相連接，結點為O，再將第三條橡皮筋的另一端通過細繩掛一重物．
①為完成該實驗，下述操作中必需的是BCD．
A．測量細繩的長度
B．測量橡皮筋的原長
C．測量懸掛重物后橡皮筋的長度
D．記錄懸掛重物后結點O的位置
②釘子位置固定．欲利用現有器材，改變條件再次驗證，可采用的方法是更換質量不同的重物．

Answer 1

分析 （1）在實驗中F和F′分別由平行四邊形定則及實驗得出，明確理論值和實驗值的區別即可正確答題．
（2）本實驗中采用了兩個力合力與一個力效果相同來驗證的平行四邊形定則，因此采用“等效法”，注意該實驗方法的應用．
（3）分析題意明確實驗原理，注意本題中沒有彈簧秤，故應通過測量彈簧的形變量來求解彈力，

解答 解：（1）F是通過作圖的方法得到合力的理論值，而F′是通過一個彈簧稱沿AO方向拉橡皮條，使橡皮條伸長到O點，使得一個彈簧稱的拉力與兩個彈簧稱的拉力效果相同，測量出的合力．故方向一定沿AO方向的是F′，由于誤差的存在F和F′方向并不在重合；
（2）合力與分力是等效替代的關系，所以本實驗采用的等效替代法．故B正確，ACD錯誤；
（3）①三條橡皮筯遵守胡克定律，要測量拉力可以通過測量橡皮筋的長度和原長，得到橡皮筋的伸長量，研究拉力與伸長量的倍數來根據比例作力的圖示．為了使兩次實驗效果相同，必須記下O點的位置來作參照．不需要測量細繩的長度．故B、C、D正確，A錯誤．
故選：BCD．
②在其他條件不變的情況下，要改變實驗效果，只有改變重物的質量．故可采用的方法更換質量不同的重物．
故答案為：（1）F′；（2）B；（3）BCD；（4）更換質量不同的重物．

點評 本題考查對驗證平行四邊形定則的實驗，屬于探究型實驗，要注意明確實驗原理是解題的關鍵；第（3）小題中的實驗是在無法測量力的大小的情況下，可以采用比例法作圖，只需要測量橡皮筋的伸長量就行．