Question

12．在“探究求合力的方法”的实验中
（1）本实验采用的科学方法是B
A．理想实验法　　　B．等效替代法     C．控制变量法       D．建立物理模型法
（2）为了减小实验误差，实验时应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．实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一个弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点
D．拉力F₁和F₂的夹角越大越好
（3）下面是该实验中的两个实验步骤：
A．在水平放置的方木板上固定一张白纸，用图钉把橡皮条的一端固定在方木板上，另一端拴上两个绳套，通过细绳同时用两个弹簧测力计（弹簧测力计与方木板平面平行）互成角度地拉橡皮条，使它与细绳的结点到达某一位置O点，在白纸上用铅笔记下O点的位置和读出两个弹簧测力计的示数F₁和F₂．
B．只用一只弹簧测力计，通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与两个弹簧测力计拉时相同，读出此时弹簧测力计的示数F′和记下细绳的方向．
请指出以上步骤中的错误或疏漏：
A中是没有记录两拉力的方向．B中是没有说明把结点拉到O点．
（4）如图甲是某同学在白纸上根据实验结果作出的力的示意图，F 和F′中F是F₁和F₂合力的实际测量值．
（5）某同学在坐标纸上画出了如图乙所示的两个已知力F₁和F₂，图中小正方形的边长表示2N，两力的合力用F表示，F₁、F₂与F的夹角分别为θ₁和θ₂的关系正确的有BC
A．F₁=4N     B．F=12N      C．θ₁=45°    D．θ₁＜θ₂．

Answer 1

分析 （1）该实验的原理是用一个弹簧秤拉力和两个弹簧秤拉力产生相同的形变效果等效来验证力的平行四边形定则的．
（2）根据实验中的注意事项进行分析即可；
（3）本实验是要验证平行四边形定则，注意在理解实验的原理基础上，掌握实验的方法和数据的处理方法以及需要注意的事项，尤其是理解本实验的“等效”思想．（4）明确“实验值”和“实际值”的区别；
（5）根据平行四边形定则作出合力，从而确定合力的大小和分力与合力的夹角．

解答 解：（1）F₁与F₂合力的实验值是指通过实验得到值，即用一个弹簧拉绳套时测得的力的大小和方向，而理论值（实际值）是指通过平行四边形得出的值，故F′是力F₁与F₂合力的实验值，其方向一定沿AO方向．
实验中两次要求效果相同，故实验采用了等效替代的方法，故ACD错误，B正确．
故选：B
（2）A、本实验中我们只需使两个力的效果与一个力的效果相同即可，拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好，有利于记录绳子的方向．故A正确；
B、为保证拉力的方向为在纸面上画出的方向，弹簧秤一定要与木板平行；故B正确；
C、实验中，不需要将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程．故C错误；
D、F₁、F₂方向间夹角大并不能减小误差，实验不需要F₁、F₂方向间的夹角非常大，故D错误．
故选：AB
（3）A．用两根弹簧秤互成角度沿细线的方向同时拉细绳套，记录此时两弹簧秤的示数F₁、F₂和结点O的位置．还需要记下两弹簧秤拉力方向；
B、只用一个测力计，通过细绳把橡皮筋拉至O位置，而不是使橡皮筋伸长相同的长度，再记录此时弹簧秤拉力F′的大小和方向．
（4）F₁与F₂合力的实验值是指通过实验得到值，即用一个弹簧拉绳套时测得的力的大小和方向，而理论值（实际值）是指通过平行四边形得出的值，故F′是力F₁与F₂合力的实验值，其方向一定沿AO方向．
（5）根据平行四边形定则，作出两个力的合力，如图．从图上可知，F₁=$4\sqrt{2}$N，合力F=12N．根据几何关系知F₁与F的夹角分别为θ₁=45°．从图上可知，θ₁＞θ₂．故B、C正确，A、D错误．
故选：BC．
故答案为：（1）B；    （2）AB； （3）没有记录两拉力的方向；没有说明把结点拉到O点； （4）F；   （5）BC

点评 验证力的平行四边形定则是力学中的重点实验，应明确实验的原理、数据处理方法及本实验采用的物理方法．