Question

15．如图甲所示，在竖直平面内，将小圆环挂在橡皮条下端，橡皮条长度为GE．用两根弹簧测力计拉动小圆环到O点，小圆环受到作用力F₁、F₂和橡皮条的拉力F₀，如图乙所示．

（1）如图乙，此时要记录下拉力F₁、F₂的大小，并在白纸上作出拉力F₁、F₂的方向，以及O点的位置；
（2）实验中，不必要的是AD；
A．选用轻质小圆环
B．弹簧测力计在使用前应校零
C．撤去F₁、F₂，改用一个力拉住小圆环，仍使它处于O点
D．用两根弹簧测力计拉动小圆环时，要保持两弹簧测力计相互垂直
（3）图丙中F′是用一个弹簧测力计拉小圆环时，在白纸上根据实验结果画出的图示．F与F′中，方向一定沿GO方向的是F′．

Answer 1

分析 （1）根据实验原理可知，在实验中需要记录拉力的大小和方向，以便根据两个分力的大小和方向做平行四边形．
（2）明确该实验的实验原理以及实验步骤，操作过程的注意事项以及产生误差原因等，如该实验采用了“等效替代”法，要求两次橡皮筋的形变大小和方向相同，拉弹簧时两力的大小可以适当大些，夹角大小合适，并非要求为直角等．
（3）验证力的平行四边形定则的实验原理是：理论值与实际值的对比．合力的理论值使用作图法，需要记录两分力的大小和方向；实际值的测量则使用等效替代，需要测量结点O的位置及力的大小．另外实际值与测量值比较方法，是在同一点作出两力的图示，比较是否近似重合．

解答 解：（1）该实验中，应用了等效替代法，要使两次拉橡皮条的效果相同，所以需要记录O点位置，且需要根据力F₁、F₂的大小和方向做出平行四边形，求出合力与一个弹簧拉橡皮筋时拉力F进行比较，因此需要记录拉力F₁、F₂的大小和方向；
（2）A、小圆环的作用是通过弹簧拉橡皮筋，不需要轻质的，只要正确确定开始位置即可，故A不需要；
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项需要；
C、该实验采用“等效替代”法，因此两次拉橡皮筋要到同一位置，故C需要；
D、用两根弹簧测力计拉动小圆环时，量弹簧夹角适当，便于做平行四边形，便于减小误差即可，并非要求两弹簧测力计相互垂直，故D不需要．
故不需要的为：AD．
（3）实际测量的合力应与橡皮筋在同一条直线上，即F′与橡皮筋在同一条直线上，由平行四边形定则作出的为理论值与实际值有一定的偏差，即由平行四边形定则作出的为F．
故答案为：（1）拉力F₁、F₂的方向；O点的位置；（2）AD；（3）F′．

点评 通过作出力的图示来验证“力的平行四边形定则”，要明确实验原理，理解“等效替代”的含义，重点是如何准确作出力的图示．