王曉田

1實驗過程表述

教材中這樣表述《驗證力的平行四邊形定則》的實驗過程：①用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點。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用兩個彈簧秤分別勾住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點到達(dá)某一位置O；③用鉛筆記下O點的位置和兩條細(xì)繩的方向，讀出兩個彈簧秤的示數(shù)；④用鉛筆和刻度尺在白紙上從O點沿著兩條細(xì)繩的方向畫直線，按著一定的標(biāo)度作出兩個力F₁、F₂的圖示。用平行四邊形定則求出合力F；⑤只用一個彈簧秤，通過細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置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。

在實驗過程中，由于彈簧秤的刻度板有一定的厚度，彈簧秤拉桿距實驗桌有一定的高度，而橡皮條的固定點用圖釘固定在方木板的白紙上。這樣用彈簧秤拉橡皮條時，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實驗誤差

①由于橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點不在白紙平面上，所以在白紙上確定結(jié)點的位置O時增大偏差。且用一只彈簧秤拉橡皮條至位置O時也會相應(yīng)增大偏差，從而增加實驗誤差；②由于橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點不在白紙平面上，所以在利用細(xì)繩確定兩分力及合力方向時增大偏差。從而增加實驗誤差；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，增加實驗誤差；④用兩個彈簧秤拉橡皮條時，由于橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤不在同一個平面內(nèi)，這樣兩個彈簧秤的水平分力的實際合力比由作圖法得到的合力小，從而增加實驗誤差。

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。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)繩和測彈簧秤在同一個平面內(nèi)，從而有效減小實驗誤差，尤其是減小上述最后兩個誤差。但這樣操作時，由于圖釘?shù)尼斈_長度較小，且釘腳達(dá)不到一定的深度，在用彈簧秤拉橡皮條時容易使釘腳移動，從而使橡皮條達(dá)不到相同的形變，造成新的實驗誤差。

3改進(jìn)優(yōu)點

縱合上述情況，建議在做此實驗時這樣加以小小的“改進(jìn)”，用長度稍長一些的螺絲釘代替圖釘來固定橡皮條。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)橡皮條的固定點距實驗桌的高度。從而盡可能使橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤在同一個平面內(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改變橡皮條的固定點離距實驗桌的高度。

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平面內(nèi)，雖然在確定結(jié)點位置O和確定兩分力及合力方向時仍有一定的誤差(橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點仍不在白紙平面上)，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兩個彈簧秤的水平分力的實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)繩長度的前提下。利用螺絲釘代替圖釘可有效的減少實驗系統(tǒng)誤差，提高精確度。