王曉田

1實(shí)驗(yàn)過(guò)程表述

教材中這樣表述《驗(yàn)證力的平行四邊形定則》的實(shí)驗(yàn)過(guò)程：①用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)。在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套；②用兩個(gè)彈簧秤分別勾住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O；③用鉛筆記下O點(diǎn)的位置和兩條細(xì)繩的方向，讀出兩個(gè)彈簧秤的示數(shù)；④用鉛筆和刻度尺在白紙上從O點(diǎn)沿著兩條細(xì)繩的方向畫(huà)直線，按著一定的標(biāo)度作出兩個(gè)力F₁、F₂的圖示。用平行四邊形定則求出合力F；⑤只用一個(gè)彈簧秤，通過(guò)細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O。讀出彈簧秤的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F'的圖示；⑥比較力F"與用平行四邊形定則求得的合力F的大小和方向，看它們是否相等。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于彈簧秤的刻度板有一定的厚度，彈簧秤拉桿距實(shí)驗(yàn)桌有一定的高度，而橡皮條的固定點(diǎn)用圖釘固定在方木板的白紙上。這樣用彈簧秤拉橡皮條時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤不在同一平面內(nèi)，即橡皮條、細(xì)繩與木板平面有一定的角度。

2實(shí)驗(yàn)誤差

①由于橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)不在白紙平面上，所以在白紙上確定結(jié)點(diǎn)的位置O時(shí)增大偏差。且用一只彈簧秤拉橡皮條至位置O時(shí)也會(huì)相應(yīng)增大偏差，從而增加實(shí)驗(yàn)誤差；②由于橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)不在白紙平面上，所以在利用細(xì)繩確定兩分力及合力方向時(shí)增大偏差。從而增加實(shí)驗(yàn)誤差；③導(dǎo)致彈簧秤拉桿與彈簧秤的限位孔產(chǎn)生擠壓，從而使拉桿與限位孔產(chǎn)生摩擦，增加實(shí)驗(yàn)誤差；④用兩個(gè)彈簧秤拉橡皮條時(shí)，由于橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤不在同一個(gè)平面內(nèi)，這樣兩個(gè)彈簧秤的水平分力的實(shí)際合力比由作圖法得到的合力小，從而增加實(shí)驗(yàn)誤差。

以上誤差產(chǎn)生都是由于橡皮條、細(xì)繩與木板平面不在同一平面而造成的。所以減小該誤差的一個(gè)有效途徑就是盡可能使橡皮條、細(xì)繩與木板平面在同一平面內(nèi)。達(dá)到這一目的可在用圖釘固定橡皮條時(shí)。不要把圖釘按到底，應(yīng)保留一定空間高度(具體高度應(yīng)與彈簧秤刻度板的厚度接近)，使橡皮條、細(xì)繩和測(cè)彈簧秤在同一個(gè)平面內(nèi)，從而有效減小實(shí)驗(yàn)誤差，尤其是減小上述最后兩個(gè)誤差。但這樣操作時(shí)，由于圖釘?shù)尼斈_長(zhǎng)度較小，且釘腳達(dá)不到一定的深度，在用彈簧秤拉橡皮條時(shí)容易使釘腳移動(dòng)，從而使橡皮條達(dá)不到相同的形變，造成新的實(shí)驗(yàn)誤差。

3改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)

縱合上述情況，建議在做此實(shí)驗(yàn)時(shí)這樣加以小小的“改進(jìn)”，用長(zhǎng)度稍長(zhǎng)一些的螺絲釘代替圖釘來(lái)固定橡皮條。這樣改進(jìn)的好處在于：①能達(dá)到用和圖釘相同的目的，固定橡皮條的一端；②便于調(diào)節(jié)橡皮條的固定點(diǎn)距實(shí)驗(yàn)桌的高度。從而盡可能使橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤在同一個(gè)平面內(nèi)：③螺絲釘?shù)穆菁y更適宜于固定橡皮條，避免橡皮條上下滑動(dòng)改變橡皮條的固定點(diǎn)離距實(shí)驗(yàn)桌的高度。

這樣改進(jìn)之后，可以使橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤盡可能在同一個(gè)平面內(nèi)，雖然在確定結(jié)點(diǎn)位置O和確定兩分力及合力方向時(shí)仍有一定的誤差(橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)仍不在白紙平面上)，但能夠有效的減小由于彈簧秤拉桿與彈簧秤的限位孔產(chǎn)生的摩擦誤差。以及由于用兩彈簧秤拉橡皮條時(shí)兩個(gè)彈簧秤的水平分力的實(shí)際合力比由作圖法得到的合力小的誤差。所以適當(dāng)增加細(xì)繩長(zhǎng)度的前提下。利用螺絲釘代替圖釘可有效的減少實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差，提高精確度。