这样“改进”好不好

王晓田

1实验过程表述

教材中这样表述《验证力的平行四边形定则》的实验过程：①用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点。在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；②用两个弹簧秤分别勾住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O；③用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向，读出两个弹簧秤的示数；④用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿着两条细绳的方向画直线，按着一定的标度作出两个力F₁、F₂的图示。用平行四边形定则求出合力F；⑤只用一个弹簧秤，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置O。读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F'的图示；⑥比较力F"与用平行四边形定则求得的合力F的大小和方向，看它们是否相等。

在实验过程中，由于弹簧秤的刻度板有一定的厚度，弹簧秤拉杆距实验桌有一定的高度，而橡皮条的固定点用图钉固定在方木板的白纸上。这样用弹簧秤拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧秤不在同一平面内，即橡皮条、细绳与木板平面有一定的角度。

2实验误差

①由于橡皮条与细绳的结点不在白纸平面上，所以在白纸上确定结点的位置O时增大偏差。且用一只弹簧秤拉橡皮条至位置O时也会相应增大偏差，从而增加实验误差；②由于橡皮条与细绳的结点不在白纸平面上，所以在利用细绳确定两分力及合力方向时增大偏差。从而增加实验误差；③导致弹簧秤拉杆与弹簧秤的限位孔产生挤压，从而使拉杆与限位孔产生摩擦，增加实验误差；④用两个弹簧秤拉橡皮条时，由于橡皮条、细绳和弹簧秤不在同一个平面内，这样两个弹簧秤的水平分力的实际合力比由作图法得到的合力小，从而增加实验误差。

以上误差产生都是由于橡皮条、细绳与木板平面不在同一平面而造成的。所以减小该误差的一个有效途径就是尽可能使橡皮条、细绳与木板平面在同一平面内。达到这一目的可在用图钉固定橡皮条时。不要把图钉按到底，应保留一定空间高度(具体高度应与弹簧秤刻度板的厚度接近)，使橡皮条、细绳和测弹簧秤在同一个平面内，从而有效减小实验误差，尤其是减小上述最后两个误差。但这样操作时，由于图钉的钉脚长度较小，且钉脚达不到一定的深度，在用弹簧秤拉橡皮条时容易使钉脚移动，从而使橡皮条达不到相同的形变，造成新的实验误差。

3改进优点

纵合上述情况，建议在做此实验时这样加以小小的“改进”，用长度稍长一些的螺丝钉代替图钉来固定橡皮条。这样改进的好处在于：①能达到用和图钉相同的目的，固定橡皮条的一端；②便于调节橡皮条的固定点距实验桌的高度。从而尽可能使橡皮条、细绳和弹簧秤在同一个平面内：③螺丝钉的螺纹更适宜于固定橡皮条，避免橡皮条上下滑动改变橡皮条的固定点离距实验桌的高度。

这样改进之后，可以使橡皮条、细绳和弹簧秤尽可能在同一个平面内，虽然在确定结点位置O和确定两分力及合力方向时仍有一定的误差(橡皮条与细绳的结点仍不在白纸平面上)，但能够有效的减小由于弹簧秤拉杆与弹簧秤的限位孔产生的摩擦误差。以及由于用两弹簧秤拉橡皮条时两个弹簧秤的水平分力的实际合力比由作图法得到的合力小的误差。所以适当增加细绳长度的前提下。利用螺丝钉代替图钉可有效的减少实验系统误差，提高精确度。