Question

12．某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．

（1）如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是F’．
（2）本实验采用的科学方法是B．
A．理想实验法            B．等效替代法C．控制变量法            D．建立物理模型法
（3）某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋（遵守胡克定律，且末端均系有相同的细绳套）和若干重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、图钉等．设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端通过绳套与第三条橡皮筋相连接，结点为O，再将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物．
①为完成该实验，下述操作中必需的是BCD．
A．测量细绳的长度
B．测量橡皮筋的原长
C．测量悬挂重物后橡皮筋的长度
D．记录悬挂重物后结点O的位置
②钉子位置固定．欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是更换质量不同的重物．

Answer 1

分析 （1）在实验中F和F′分别由平行四边形定则及实验得出，明确理论值和实验值的区别即可正确答题．
（2）本实验中采用了两个力合力与一个力效果相同来验证的平行四边形定则，因此采用“等效法”，注意该实验方法的应用．
（3）分析题意明确实验原理，注意本题中没有弹簧秤，故应通过测量弹簧的形变量来求解弹力，

解答 解：（1）F是通过作图的方法得到合力的理论值，而F′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．故方向一定沿AO方向的是F′，由于误差的存在F和F′方向并不在重合；
（2）合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的等效替代法．故B正确，ACD错误；
（3）①三条橡皮筯遵守胡克定律，要测量拉力可以通过测量橡皮筋的长度和原长，得到橡皮筋的伸长量，研究拉力与伸长量的倍数来根据比例作力的图示．为了使两次实验效果相同，必须记下O点的位置来作参照．不需要测量细绳的长度．故B、C、D正确，A错误．
故选：BCD．
②在其他条件不变的情况下，要改变实验效果，只有改变重物的质量．故可采用的方法更换质量不同的重物．
故答案为：（1）F′；（2）B；（3）BCD；（4）更换质量不同的重物．

点评 本题考查对验证平行四边形定则的实验，属于探究型实验，要注意明确实验原理是解题的关键；第（3）小题中的实验是在无法测量力的大小的情况下，可以采用比例法作图，只需要测量橡皮筋的伸长量就行．