题目内容

14.在“验证力的平行四边形定则”的实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上两根细绳,细绳的另一端都有绳套.实验中需用两个弹簧测力计分别勾住绳套,并互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O.
(1)以下操作中错误的有ACD(不定项选择)
A.同一实验过程中,O点位置可以移动
B.实验中,测力计必须保持与木板平行,读数时视线要正对测力计刻度
C.实验中,先将一个测力计沿某一方向拉到最大量程,然后只需调整另一测力计的大小和方向,把橡皮条另一端拉到O点
D.实验中,把橡皮条的另一端拉到O点时,两个测力计之间的夹角一定取90°,以便算出合力的大小
(2)若两个弹簧测力计的读数均为4N,且两弹簧测力计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的弹簧测力计测量出它们的合力,理由是合力超过了弹簧秤的量程.
(3)某小组得出如图2所示的图(F与AO共线),图中F′是F1与F2合成的理论值;F是F1与F2合成的实际值,在实验中如果将两个细绳套换成两根橡皮条,那么实验结果将不变(填“变小”、“变大”或“不变”).

分析 (1)本实验的目的是验证力的平行四边形定则,研究合力与分力的关系,而合力与分力是等效的.本实验采用作合力与分力图示的方法来验证,根据实验原理和方法来选择;
(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)该实验采用了“等效法”,由于实验误差的存在,导致F1与F2合成的实际值(通过平行四边形定则得出的值),与理论值(实际实验的数值)存在差别,只要O点的作用效果相同,是否换成橡皮条不影响实验结果

解答 解:A、要保证两个弹簧称的拉力与一个弹簧称的拉力效果相同,橡皮条要沿相同方向伸长量相同,则O点的位置应固定.故A错误;
B、本实验是在水平面作力的图示,为了减小误差弹簧测力计必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧测力计的刻度.故B正确.
C、本实验,弹簧称的拉力应不超过量程,两个弹簧称拉力的大小没有要求,只要使两次效果相同就行,故C错误.
D、本实验只要使两次效果相同就行,两个弹簧称拉力的方向没有限制.故D错误.
本题选错误的,故选:ACD
(2)两力均为4N,且相互垂直,则其合力大小为F=$4\sqrt{2}$N>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)F1与F2合成的理论值是通过平行四边形定则算出的值,而实际值是单独一个力拉O点的时的值,因此F是F1与F2合成的实际值,F′是F1与F2合成的理论值,由于O点的作用效果相同,将两个细绳套换成两根橡皮条,不会影响实验结果.
故答案为:(1)ACD;(2)不能;合力超过了弹簧秤的量程;(3)F′;F;不变

点评 本实验采用是等效替代的思维方法.实验中要保证一个合力与两个分力效果相同,结点O的位置必须相同,难度适中.

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