题目内容

18．某同学利用下列器材，设计实验来验证力的平行四边形定则．
器材：三根完全相同的轻质弹簧（每根弹簧两端均接有适当长度的细绳套），几个小重物，一把刻度尺，一块三角板，一支铅笔，一张白纸，几枚钉子．
实验步骤：
①用两枚钉子将白纸（白纸的上边沿被折叠几次）钉在竖直墙壁上，将两根弹簧一端的细绳套分别挂在两枚钉子上，另一端的细绳套与第三根弹簧一端的细绳套连接．待装置静止后，用刻度尺测出第三根弹簧两端之间的长度，记为L0；
②在第三根弹簧的另一个细绳套下面挂一重物，待装置静止后，用铅笔在白纸上记下结点的位置O和三根弹簧的方向，用刻度尺测出第一、二、三根弹簧的长度L1、L2、L3；
③取下器材，将白纸平放在桌面上．用铅笔和刻度尺从O点沿着三根弹簧的方向画直线，按照一定的标度做出三根弹簧对结点O的拉力F1、F2、F3的图示．用平行四边形定则求出F1、F2的合力F；
④测量发现F与F3在同一条直线上，大小接近相等，则验证了平行四边形定
则，结论成立．
（1）三根弹簧对结点O的拉力之比F1：F2：F3=（L1-L0）：（L2-L0）：（L3-L0）．
（2）若钉子位置固定，利用上述器材，改变条件再次验证，可采用的方法是换不同重量的小重物．
（3）分析本实验的误差来源可能是未考虑弹簧自身的重量．（写出其中一点即可）

分析 （1）根据胡克定律求解三根弹簧对结点O的拉力，即可求出拉力的比值；F1、F2的合力为F，F与F3在同一直线上，大小接近相等，说明在实验误差范围内，结点O受三个力的作用处于静止状态，合力为零；
（2）改变条件，重复实验时可换不同重量的小重物进行；
（3）本实验在竖直平面进行，弹簧本身的重力、弹簧长度的测量、拉力方向的确定等等可能产生误差．

解答 解：（1）根据胡克定律得，第一、二、三根弹簧的拉力分别为F1=k（L1-L0）、F2=k（L2-L0）、F3=k（L3-L0），k为弹簧的劲度系数，则三根弹簧对结点O的拉力之比为（L1-L0）：（L2-L0）：（L3-L0）．
（2）可以采用的办法是换不同重量的小重物，重复进行实验．
（3）本实验在竖直平面进行，实验的误差来源可能有：未考虑弹簧自身的重量、记录O、L0、L1、L2、L3及弹簧的方向时产生误差（或白纸未被完全固定等）．
故答案为：（1）（L1-L0）：（L2-L0）：（L3-L0）；（2）换不同重量的小重物；（3）未考虑弹簧自身的重量．

点评 解答实验问题时注意，所有操作步骤的设计都是以实验原理和实验目的为中心展开，因此明确实验原理和实验目的是解答实验问题的关键．

练习册系列答案
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A．B．C．D．

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