Question

（1）驗證“力的平行四邊形法則”實驗如圖所示，A為固定橡皮的圖釘，O為橡皮筋與細繩的結點，OB、OC為細繩子，圖乙是在白紙上根據實驗結果畫出的圖．圖甲中彈簧秤B的讀數為

11.40

N；圖乙中的F和兩力中，方向一定沿OA方向的是

F

；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

（2）某同學利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機械能守恒定律．頻閃儀每隔0.05s閃光一次，圖丙中所標數據為實際距離，該同學通過計算得到不同時刻的速度如下表（當地重力加速度取9.8m/s²，小球質量m=0.2kg，結果保留三位有效數字）：

時刻	t2	t3	t4	t5
速度（m/s）	5.59	5.08	4.58

①由頻閃照片上的數據計算t₅時刻小球的速度v₅=

4.08

m/s．
②從t₂到t₅時間內，重力勢能增量△E_p=

1.42

J，動能減少量△E_k=

1.46

J．
③在誤差允許的范圍內，若△E_p與△E_k近似相等，從而驗證了機械能守恒定律．由上述計算得△E_p

＜

△E_k（選填“＞”“＜”或“=”），造成這種結果的主要原因是

由于紙帶和打點計時器的摩擦以及空氣阻力的存在

．

Answer 1

分析：（1）該實驗采用了“等效法”，由于實驗誤差的存在，導致F₁與F₂合成的實際值與與理論值存在差別．
（2）在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，據此可以求t₅時刻的速度大小；
根據重力做功和重力勢能之間的關系可以求出重力勢能的減小量，根據起末點的速度可以求出動能的增加量；
由于紙帶和打點計時器的摩擦以及空氣阻力的存在，導致動能的減小量沒有全部轉化為重力勢能．

解答：解：（1）圖甲中彈簧秤B的讀數為：11N+0.40N=11.40N；
F₁與F₂的合力的實際值為一個彈簧拉繩套時的彈簧的彈力大小和方向，而理論值是通過平行四邊形定則得到的值F′．因此方向一定沿AO方向的是F．
該實驗中采用的科學方法是等效替代法．故B正確，A、C、D錯誤．
（2）①在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，所以有：
v₅=

0.2166+0.1914

2×0.05

=4.08 m/s
②根據重力做功和重力勢能的關系有：
△E_p=mg（h₂+h₃+h₄）=0.2×10×（26.68+24.16+21.66）×10^-2 J=1.42J
在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，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由上述計算得△E_p＜△E_k，由于紙帶和打點計時器的摩擦以及空氣阻力的存在，導致動能減小量沒有全部轉化為重力勢能．
故答案為：（1）①11.4；②F；　③B； （2）①4.08；②1.42； 1.46 ③＜；由于紙帶和打點計時器的摩擦以及空氣阻力的存在．

點評：掌握實驗原理，從多個角度來理解和分析實驗，提高分析解決問題的能力．
本題考查了驗證機械能守恒定律中的數據處理方法，以及有關誤差分析，尤其是誤差分析是難點，要學會根據可能產生誤差的原因進行分析．