Question

11．李明同学在做《互成角度的两个力的合成》实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧秤拉力的大小如图（a）所示，
（1）试在图（a）中作出无实验误差情况下F₁和F₂的合力图示，并用F表示此力．
（2）该实验中若两个弹簧秤的读数均为4N，且两弹簧秤拉力的方向相互垂直，则不能（选填“能”或“不能”）用一个量程为5N的弹簧秤测量出它们的合力，理由是这两个力的合力大小超出了弹簧秤的量程．
（3）有关此实验，下列叙述正确的是AB．
A．拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好
B．拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行
C．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些
D．拉力F₁和F₂的夹角越大越好
（4）图（b）所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个实验比较符合实验事实？（力F′是用一只弹簧秤拉时的图示）
答：张华．

Answer 1

分析 （1）以F₁和F₂为邻边作平行四边形，通过O点的对角线表示合力F；
（2）由平行四边形定则可得出两拉力的合力大小，比较拉力与弹簧秤的量程则可知5N量程的弹簧秤是否可用；
（3）本实验采用“等效法”，即要求两次拉橡皮筋的效果相同，对于两弹簧拉力大小以及夹角大小没有具体要求，只要便于作图以及减小误差即可，因此在实验中尽量减小力的测量及作图中出现的误差；
（4）明确实验理论值和实验值之间的关系即可正确解答．

解答 解：（1）以F₁和F₂为邻边作平行四边形，与F₁和F₂共点的对角线表示合力F，标上箭头，如下图所示．

（2）两力均为4N，且相互垂直，则其合力大小为F=4$\sqrt{2}$N≈5.6N＞5N，合力超过了弹簧秤的量程；故弹簧秤无法测出物体所受的合力，故不能使用；
（3）A、两根细线应适当长些，便于减小力的方向测量的误差，故A正确；
B、作图时，我们是在白纸中作图，做出的是水平力的图示，若拉力倾斜，则作出图的方向与实际力的方向有较大差别，故应使各力尽量与木板面平行，故B正确；    
C、根据平行四边形定则可知，合力不变，只增大一个分力的大小时，另一个分力的大小和方向都变化，故C错误；
D、两个拉力的夹角过大，合力会过小，量取理论值时相对误差变大，夹角太小，会导致作图困难，也会增大偶然误差，故D错误；
故选：AB．
（4）用平行四边形定则求出的合力可以与橡皮条拉力的方向有偏差，但用一只弹簧测力计拉结点的拉力与橡皮条拉力一定在同一直线上，故张华作的符合实验事实符合实验事实．
故答案为：（1）如图所示，（2）不能；这两个力的合力大小超出了弹簧秤的量程；（3）AB，（4）张华

点评 解答实验的出发点为明确实验原理、实验步骤、数据处理，本题中主要考查验证力的平行四边形定则的误差分析及数据的处理，应通过实验原理及数据的处理方法去思考减少实验误差的方法．