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        力學(xué)實(shí)驗(yàn)中幾個(gè)值得商榷的問題

        2015-09-10 14:05:50倪德海
        考試周刊 2015年63期
        關(guān)鍵詞:讀數(shù)

        倪德海

        摘 要: 物理實(shí)驗(yàn)題可以說在每次的考試中都會(huì)考到,而每次實(shí)驗(yàn)題也是學(xué)生失分較多的題目,要想考好物理實(shí)驗(yàn)題就不能失太多分,要想考好實(shí)驗(yàn)題,常規(guī)的物理實(shí)驗(yàn)就一定要掌握好,一些容易忽略不注意的地方也要能夠做到考慮清楚,做到以不變應(yīng)萬變。

        關(guān)鍵詞: 力學(xué)實(shí)驗(yàn) 平等四邊形定則 讀數(shù)

        一、力的合成與分解里面有一個(gè)實(shí)驗(yàn),即探究力的合成遵循平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)考試時(shí)考到的幾率是比較大的,不管是平時(shí)考試還是大型考試,關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)老師講得不少,學(xué)生做的次數(shù)也比較多,但是在一些思維認(rèn)識(shí)上還是沒有認(rèn)識(shí)得非常深刻和到位。比如有一道題目是這樣的:在“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)時(shí),通過實(shí)驗(yàn)記錄下F1、F2的大小及方向,然后根據(jù)測(cè)量結(jié)果F1、F2在固定于木板上的白紙上畫出F1、F2的力的圖示,其中O為細(xì)繩與橡皮筋的結(jié)點(diǎn)。那么如圖1中?搖?搖 ?搖?搖是分力F1和F2的合力的理論值;?搖?搖 ?搖?搖是分力F1、F2的合力的實(shí)際值。有人認(rèn)為F是理論值,F(xiàn)′是實(shí)際值,有人認(rèn)為F是實(shí)際值,F(xiàn)′是理論值,認(rèn)為F′是理論值的理由是F'與繩子在同一直線上,是根據(jù)二力平衡得來的,所以F′為理論值,而合力與分力遵循平行四邊形定則,所以F為實(shí)際值,這種說法很多人覺得很有道理。其實(shí)如果這么認(rèn)識(shí),那么就有一個(gè)前提,就是已經(jīng)承認(rèn)力的合成遵循平行四邊形定則,仔細(xì)想一想,我們要探究力的合成遵循的規(guī)律,平行四邊形定則還沒得到,在處理問題時(shí)已經(jīng)用上了,因此如果認(rèn)為F為合力的實(shí)際值就犯了數(shù)學(xué)上循環(huán)論證的毛病。

        二、在力學(xué)實(shí)驗(yàn)中要去讀力的大小應(yīng)該說可能性是非常大的,比如讀彈簧秤的讀數(shù),或者讀臺(tái)秤的讀數(shù),有的人會(huì)說讀數(shù)誰不會(huì)讀,讀數(shù)太簡單了,結(jié)果是不是這樣呢?下面我們就通過一道題目探討讀數(shù)這樣的問題:有某個(gè)同學(xué)用了某個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”結(jié)論……圖2中彈簧測(cè)力計(jì)A的示數(shù)為?搖?搖?搖?搖N。自從上學(xué)開始只要講到讀數(shù),老師都一再強(qiáng)調(diào)讀數(shù)時(shí)既要有精確讀數(shù),又要有估讀數(shù),也就是說要估讀,可以說在上高中以前每個(gè)學(xué)生都知道讀數(shù)時(shí)要注意估讀的道理。比如用最小分度是毫米的刻度尺測(cè)長度,讀數(shù)時(shí)要精確到毫米,然后估讀到毫米下一位。再比如初中就用到了電流表和電壓表,在讀數(shù)時(shí)老師也一再強(qiáng)調(diào)要注意估讀一位,可以說讀數(shù)時(shí)要估讀已經(jīng)是一種根深蒂固的思想。有的時(shí)候如果讀數(shù)時(shí),學(xué)生不去估讀的話則老師會(huì)扣分,甚至?xí)袨殄e(cuò)誤。我們看這里要讀出測(cè)力計(jì)的讀數(shù),準(zhǔn)確讀數(shù)是3.2N,自然而然想到要估讀,實(shí)際上在這里測(cè)力計(jì)的讀數(shù)只要讀到3.2N就行了,不一定非要估讀,因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)本身不可能做到那么精確,所以讀數(shù)時(shí)沒有那么高的要求。這種情況應(yīng)該說在物理上也是比較少的。但是筆者認(rèn)為還有一個(gè)地方是讀數(shù)時(shí)也是只有精確讀數(shù),而沒有估讀數(shù)的。比如我們用游標(biāo)卡尺測(cè)長度時(shí),應(yīng)該是用主尺上的讀數(shù)加上游標(biāo)尺的讀數(shù),而游標(biāo)尺上的讀數(shù)是拿游標(biāo)卡尺精度乘以第幾根吻合最好n,在數(shù)刻度線n時(shí)我們就只取整數(shù),而沒有估讀數(shù)。也就是說游標(biāo)卡尺測(cè)長度時(shí)是沒有估讀數(shù)的。

        三、探究物體的加速度與質(zhì)量和力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)可以說是比較重要的實(shí)驗(yàn),考到的可能性也是比較高的。有的問題是經(jīng)常會(huì)考到的,比如實(shí)驗(yàn)原理問題控制變量法,實(shí)驗(yàn)步驟的問題,平衡摩擦力的問題,等等,但是筆者最近碰到了一個(gè)可能老師和學(xué)生都不太注意到的問題,首先這個(gè)題目的意思是這樣的:用導(dǎo)軌及小車等裝置探究小車的加速度與力的關(guān)系,……主要有B、C兩個(gè)選項(xiàng):

        B將木板一端墊起合適的高度,讓小車系著穿過了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,撤去連著小車的沙和沙桶,先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電,輕輕推動(dòng)小車,從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)。

        C將木板的一端墊起合適的高度,撤去連著小車的紙帶及沙和沙桶,輕輕推動(dòng)小車,觀察小車在木板上是否做勻速運(yùn)動(dòng)。

        其他問題都好解決,這道實(shí)驗(yàn)題最大的問題就是在B、C選項(xiàng)里面,而B、C的區(qū)別就在于平衡摩擦力時(shí),B認(rèn)為要系上紙帶,C認(rèn)為不用系紙帶。平衡摩擦力基本上都已經(jīng)知道了。上課時(shí)我們講為了消除小車受到的摩擦力的影響,可以通過讓導(dǎo)軌或木板有一定的傾角,從而讓重力沿斜面向下的分力把摩擦力抵消了,小車受到的摩擦力只強(qiáng)調(diào)是小車與導(dǎo)軌的摩擦,而忽視了紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器也有摩擦力。實(shí)際上準(zhǔn)確地講小車受到的摩擦力也應(yīng)該包括紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦力(如圖3),所以有時(shí)還要注意一些細(xì)微的地方,如果已經(jīng)注意到這個(gè)問題的話更好,沒有的話,通過這道題目再強(qiáng)調(diào)一下也可以。

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