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

倪德海

摘 要： 物理實(shí)驗(yàn)題可以說(shuō)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(wàn)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(méi)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(guò)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(huà)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(lái)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(shuō)法很多人覺(jué)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(méi)得到，在處理問(wèn)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(shuō)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(shuō)讀數(shù)誰(shuí)不會(huì)讀，讀數(shù)太簡(jiǎn)單了，結(jié)果是不是這樣呢？下面我們就通過(guò)一道題目探討讀數(shù)這樣的問(wèn)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(kāi)始只要講到讀數(shù)，老師都一再?gòu)?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(shuō)要估讀，可以說(shuō)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(zhǎng)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?gòu)?qiáng)調(diào)要注意估讀一位，可以說(shuō)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(méi)有那么高的要求。這種情況應(yīng)該說(shuō)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(méi)有估讀數(shù)的。比如我們用游標(biāo)卡尺測(cè)長(zhǎng)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(méi)有估讀數(shù)。也就是說(shuō)游標(biāo)卡尺測(cè)長(zhǎng)度時(shí)是沒(méi)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(shuō)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(wèn)題是經(jīng)常會(huì)考到的，比如實(shí)驗(yàn)原理問(wèn)題控制變量法，實(shí)驗(yàn)步驟的問(wèn)題，平衡摩擦力的問(wèn)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(wèn)題，首先這個(gè)題目的意思是這樣的：用導(dǎo)軌及小車(chē)等裝置探究小車(chē)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(chē)系著穿過(guò)了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，撤去連著小車(chē)的沙和沙桶，先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，輕輕推動(dòng)小車(chē)，從打出的紙帶判斷小車(chē)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(chē)的紙帶及沙和沙桶，輕輕推動(dòng)小車(chē)，觀察小車(chē)在木板上是否做勻速運(yùn)動(dòng)。

其他問(wèn)題都好解決，這道實(shí)驗(yàn)題最大的問(wèn)題就是在B、C選項(xiàng)里面，而B(niǎo)、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(chē)受到的摩擦力的影響，可以通過(guò)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(chē)受到的摩擦力只強(qiáng)調(diào)是小車(chē)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(chē)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(wèn)題的話更好，沒(méi)有的話，通過(guò)這道題目再?gòu)?qiáng)調(diào)一下也可以。