Question

（Ⅰ）某同学用如图（1）所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”．弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M．弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置．分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向．
（1）本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为______N．
（2）下列不必要的实验要求是______．（请填写选项前对应的字母）
（A）应测量重物M所受的重力
（B）弹簧测力计应在使用前校零
（C）拉线方向应与木板平面平行
（D）改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置
（3）该同学正在做“验证力的平行四边形法则”的实验采取了下面哪种常用的研究方法______
A、控制变量法　　　 B、等效替代法　　 C、小量放大法　　　 D、建立理想模型法
（Ⅱ）在“利用打点计时器测定匀加速直线运动加速度”的实验中打点计时器接在50HZ的低压交变电源上．某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点（每相邻两个计数点间的四个点未画出）．从每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别为a、b、c、d、e段），将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xoy坐标系中，如图（2）所示，由此可以得到一条表示v-t关系的图线，从而求出加速度的大小．

（1）从第一个计数点开始计时，为求出0.15s时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？答：______；
（2）若测得a段纸带的长度为2.0cm，e段纸带的长度为10.0cm，则可求出加速度的大小为______m/s²．（保留两位有效数字）
（3）请你在xoy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图线（作答在答题卷图上），并指出哪个轴相当于v轴？答：______．

Answer 1

解：Ⅰ
（1）该弹簧秤的最小刻度为0.2N，可以不估读，因此其读数为：3.6N．
故答案为：3.6N．
（2）A、实验通过作出三个力的图示，来验证“力的平行四边形定则”，因此重物的重力必须要知道．故A项也需要；
B、弹簧测力计是测出力的大小，所以要准确必须在测之前校零．故B项也需要；
C、拉线方向必须与木板平面平行，这样才确保力的大小准确性．故C项也需要；
D、当结点O位置确定时，弹簧测力计A的示数也确定，由于重物的重力已确定，两力大小与方向均一定，因此弹簧测力计B的大小与方向也一定，所以不需要改变拉力多次实验．故D项不需要．
故选D．
（3）由实验原理可知该同学正在做“验证力的平行四边形法则”的实验中采取了等效法，故ACD错误，B正确．
故选B．
（Ⅱ）（1）b纸带高度代表0.15s时的瞬时速度，所以为求出0.15s时刻的瞬时速度，需要测出b段纸带的长度．b
（2）若测得a段纸带的长度为2.0cm，时间时0.1s，所以平均速度也就是0.05s时的瞬时速度为0.2m/s；e段纸带的长度为10.0cm，所以平均速度也就是0.45s时的瞬时速度为1m/s；由由以上可知△v=0.8m/s，△t=0.4s；所以加速度为：
故答案为：2.0．
（3）纸带的高度之比等于中间时刻速度之比，也就是说图中a段纸带高度代表0.05s时的瞬时速度，b纸带高度代表0.15s时的瞬时速度，
c纸带高度代表0.25s时的瞬时速度，d的高度代表0.35s时的瞬时速度，e代表0.45s时的瞬时速度．
所以在xoy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图线如下所示：

由此可知：y轴相当于v轴．
故答案为：y轴相当于v轴．
分析：I、正确解答该题要掌握：弹簧秤的读数；在图（1）装置中，虽悬挂重物的细线方向确定，但大小却不知，所以要测重物重力．当结点静止于某位置时，弹簧测力计B的大小与方向就已确定了．原因是挂重物的细线大小与方向一定，而弹簧测力计A大小与方向也一定，所以两力的合力必一定；该实验采用了“等效法”，理解等效法的应用．
II、使用的方法是等效代替法解题，它们的长度分别等于x=v_平均t，因为剪断的纸带所用的时间都是t=0.1s，即时间t相等，所以纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比；
而此段纸带的平均速度等于这段纸带中间时刻的速度，最后得出结论纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比，还等于各段纸带中间时刻的速度之比，即纸带的高度之比等于中间时刻速度之比．
点评：I、理解验证“力的平行四边形定则”的实验原理，了解具体操作，加强动手实验；II、纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比，还等于各段纸带中间时刻的速度之比，即纸带的高度之比等于中间时刻速度之比，这种等效替代的方法减小了解题难度．