力学实验中几个值得商榷的问题

倪德海

摘 要： 物理实验题可以说在每次的考试中都会考到，而每次实验题也是学生失分较多的题目，要想考好物理实验题就不能失太多分，要想考好实验题，常规的物理实验就一定要掌握好，一些容易忽略不注意的地方也要能够做到考虑清楚，做到以不变应万变。

关键词： 力学实验 平等四边形定则 读数

一、力的合成与分解里面有一个实验，即探究力的合成遵循平行四边形定则的实验。这个实验考试时考到的几率是比较大的，不管是平时考试还是大型考试，关于这个实验老师讲得不少，学生做的次数也比较多，但是在一些思维认识上还是没有认识得非常深刻和到位。比如有一道题目是这样的：在“探究求合力的方法”的实验时，通过实验记录下F1、F2的大小及方向，然后根据测量结果F1、F2在固定于木板上的白纸上画出F1、F2的力的图示，其中O为细绳与橡皮筋的结点。那么如图1中？摇？摇 ？摇？摇是分力F1和F2的合力的理论值；？摇？摇 ？摇？摇是分力F1、F2的合力的实际值。有人认为F是理论值，F′是实际值，有人认为F是实际值，F′是理论值，认为F′是理论值的理由是F'与绳子在同一直线上，是根据二力平衡得来的，所以F′为理论值，而合力与分力遵循平行四边形定则，所以F为实际值，这种说法很多人觉得很有道理。其实如果这么认识，那么就有一个前提，就是已经承认力的合成遵循平行四边形定则，仔细想一想，我们要探究力的合成遵循的规律，平行四边形定则还没得到，在处理问题时已经用上了，因此如果认为F为合力的实际值就犯了数学上循环论证的毛病。

二、在力学实验中要去读力的大小应该说可能性是非常大的，比如读弹簧秤的读数，或者读台秤的读数，有的人会说读数谁不会读，读数太简单了，结果是不是这样呢？下面我们就通过一道题目探讨读数这样的问题：有某个同学用了某个实验装置验证“力的平行四边形定则”结论……图2中弹簧测力计A的示数为？摇？摇？摇？摇N。自从上学开始只要讲到读数，老师都一再强调读数时既要有精确读数，又要有估读数，也就是说要估读，可以说在上高中以前每个学生都知道读数时要注意估读的道理。比如用最小分度是毫米的刻度尺测长度，读数时要精确到毫米，然后估读到毫米下一位。再比如初中就用到了电流表和电压表，在读数时老师也一再强调要注意估读一位，可以说读数时要估读已经是一种根深蒂固的思想。有的时候如果读数时，学生不去估读的话则老师会扣分，甚至会判为错误。我们看这里要读出测力计的读数，准确读数是3.2N，自然而然想到要估读，实际上在这里测力计的读数只要读到3.2N就行了，不一定非要估读，因为这个实验本身不可能做到那么精确，所以读数时没有那么高的要求。这种情况应该说在物理上也是比较少的。但是笔者认为还有一个地方是读数时也是只有精确读数，而没有估读数的。比如我们用游标卡尺测长度时，应该是用主尺上的读数加上游标尺的读数，而游标尺上的读数是拿游标卡尺精度乘以第几根吻合最好n，在数刻度线n时我们就只取整数，而没有估读数。也就是说游标卡尺测长度时是没有估读数的。

三、探究物体的加速度与质量和力的关系的实验可以说是比较重要的实验，考到的可能性也是比较高的。有的问题是经常会考到的，比如实验原理问题控制变量法，实验步骤的问题，平衡摩擦力的问题，等等，但是笔者最近碰到了一个可能老师和学生都不太注意到的问题，首先这个题目的意思是这样的：用导轨及小车等装置探究小车的加速度与力的关系，……主要有B、C两个选项：

B将木板一端垫起合适的高度，让小车系着穿过了打点计时器的纸带，撤去连着小车的沙和沙桶，先给打点计时器通电，轻轻推动小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。

C将木板的一端垫起合适的高度，撤去连着小车的纸带及沙和沙桶，轻轻推动小车，观察小车在木板上是否做匀速运动。

其他问题都好解决，这道实验题最大的问题就是在B、C选项里面，而B、C的区别就在于平衡摩擦力时，B认为要系上纸带，C认为不用系纸带。平衡摩擦力基本上都已经知道了。上课时我们讲为了消除小车受到的摩擦力的影响，可以通过让导轨或木板有一定的倾角，从而让重力沿斜面向下的分力把摩擦力抵消了，小车受到的摩擦力只强调是小车与导轨的摩擦，而忽视了纸带与打点计时器也有摩擦力。实际上准确地讲小车受到的摩擦力也应该包括纸带与打点计时器的摩擦力（如图3），所以有时还要注意一些细微的地方，如果已经注意到这个问题的话更好，没有的话，通过这道题目再强调一下也可以。