Question

8．（1）甲、乙和丙三位同学做“互成角度的两个力的合成”的实验，所用弹簧测力计的量程为0～5N，他们都把橡皮条的一端固定在木板上的A点，橡皮条的另一端通过细绳连接弹簧测力计，用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，如图1所示，此时细绳都与平板平行，用F₁和F₂表示拉力的方向和大小．

甲同学实验中的F₁和F₂的方向互相垂直，F₁=2.8N、F₂=3.5N；
乙同学实验中的F₁和F₂方向间的夹角约为30°，F₁=F₂=4.0N；
丙同学实验中的F₁和F₂方向间的夹角约为120°，F₁=F₂=4.0N．这三位同学中操作不合适的是哪一位？并说明原因．乙，F₁、F₂的合力已超出弹簧测力计的量程．
（2）若丁同学对本实验进行改进，设置如图2所示的实验装置，弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M．弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置．分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向．在实验操作过程中，改变拉力，重复多次实验时，要求O点不一定（“一定”或“不一定”）静止在同一位置．在某次实验中，若该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请你提出两条解决办法：
①减小合力的大小，即减小M的质量，②减小OA与竖直线之间的夹角，使弹簧测力计A处于量程以内．

Answer 1

分析 （1）抓住弹簧测力计的量程，通过平行四边形定则求出合力的大小，从而判断弹簧测力计能否测量合力的大小．
（2）明确实验原理图，弹簧测力计A挂于固定点，下端用细线挂一重物．当弹簧测力计B一端用细线系于O点，当向左拉使结点静止于某位置．弹簧测力计A和B的示数分别为两细线的力的大小，同时画出细线的方向即为力的方向．虽悬挂重物的细线方向确定，但大小却不知，所以要测重物重力．当结点静止于某位置时，弹簧测力计B的大小与方向就已确定了．原因是挂重物的细线大小与方向一定，而弹簧测力计A大小与方向也一定，所以两力的合力必一定．当出现超出弹簧测力计A的量程时，通过改变其中一个力大小或另一个力方向来达到此目的．

解答 解：
（1）由两分力的大小及对应的角度可得其合力的大小，故可知乙同学实验中F₁、F₂的合力已超出弹簧测力计的量程，所以操作不正确的是乙同学．
（2）在实验操作过程中，改变拉力，重复多次实验时，A的拉力变化，重物的重力已确定，则B的示数会变化，但B的方向不变，所以O点位置也会变化，不一定静止在同一位置，
当弹簧测力计A超出其量程，则说明弹簧测力计B与重物这两根细线的力的合力已偏大．又由于挂重物的细线力的方向已确定，所以要么减小重物的重量，要么改变测力计A拉细线的方向，或改变弹簧测力计B拉力的大小，从而使测力计A不超出量程．
故答案为：（1）乙；F₁、F₂的合力已超出弹簧测力计的量程；（2）不一定； 减小合力的大小，即减小M的质量； 减小OA与竖直线之间的夹角，使弹簧测力计A处于量程以内

点评 解决本题的关键知道“互成角度的两个力的合成”实验的原理，知道用两根弹簧秤拉和用一根弹簧秤拉，都必须将绳子的结点拉到同一点，保证产生相同的作用效果．通过作出力的图示来验证“力的平行四边形定则”，重点是如何准确作出力的图示．同时值得注意其中有一力大小与方向均已一定，从而减少实验的操作步骤