Question

1．某實驗小組的同學在驗證力的平行四邊形定則時，操作過程如下：
①將一張白紙固定在水平放置的木板上，橡皮筋的一端固定在A點，另一端拴上兩個細繩套，用兩個彈簧測力計互成角度地拉兩個細繩套，使細繩套和橡皮筋的結點位于圖1中的O點；
②在白紙上記錄O點的位置和兩細繩套的方向，同時讀出兩彈簧測力計的讀數F₁和F₂；
③選取合適的標度在白紙上作出F₁和F₂的圖示，由平行四邊形定則作出F₁和F₂的合力F；
④用一個彈簧測力計拉細繩套，使細繩套和橡皮筋的結點仍到達O點；
⑤在白紙上記錄細繩套的方向，同時讀出彈簧測力計的讀數F′；
⑥按以上選取的標度在白紙上作出F′的圖示，比較F和F′的大小和方向；
⑦改變兩細繩套的方向和彈簧測力計的拉力的大小，重復以上操作，得出實驗結論．

（1）對本實驗的下列敘述中正確的是AD；
A．兩次拉伸橡皮筋應將橡皮筋沿相同方向拉到相同長度
B．兩細繩套必須等長
C．每次都應將彈簧測力計拉伸到相同刻度
D．拉橡皮筋的細繩套要長一些，標記同一細繩套方向的兩點要遠一些
（2）某次操作時兩彈簧測力計的指針指在圖2中所示的位置，則兩彈簧測力計的讀數分別為F_B=3.20 N、F_C=2.60 N；
（3）如果本實驗所用彈簧測力計的量程均為5N．其中圖3甲中F₁=3.00N、F₂=3.80N，且兩力互相垂直；圖乙中F₁=F₂=4.00N，且兩力的夾角為30°；圖丙中F₁=F₂=4.00N，且兩力的夾角為120°．其中明顯不符合操作的是圖乙．

Answer 1

分析 本實驗的目的是驗證力的平行四邊形定則，研究合力與分力的關系，而合力與分力是等效的．本實驗采用作合力與分力圖示的方法來驗證，根據實驗原理和方法來選擇，由彈簧測力計的讀數規則讀出彈簧秤的示數，抓住彈簧測力計的量程，通過平行四邊形定則求出合力的大小，從而判斷彈簧測力計能否測量合力的大小．

解答 解：（1）A、在該實驗中要求每次拉橡皮筋的時要使橡皮筋形變的長度和方向都相同，即要到同一位置，這樣兩次的效果帶等效，才符合“等效替代”法，故A正確；
B、繩子的長短對分力大小和方向亦無影響，所以繩子不需要等長，故B錯誤；
C、拉力的大小沒有限制，每次做實驗的時候，拉力大小不要求相等，所以不需要將彈簧測力計拉伸到相同的刻度，故C錯誤；
D、為了減小誤差，拉橡皮條的細繩需長些，標記方向的兩點要遠些，故D正確．
故選：AD
（2）由彈簧測力計的讀數規則可知F_B=3.20 N、F_C=2.60 N；
（3）對于甲同學，合力$\sqrt{{3}^{2}+3．{8}^{2}}＜5N$．對于乙同學F_乙=2×4cos15°＞5N，對于丙同學，F_丙=4N．可見操作不合適的是乙同學，因為他的兩個力的合力超過了彈簧測力計的量程．
故答案為：（1）AD；（2）3.20；2.60；（3）乙．

點評 解決本題的關鍵知道“互成角度的兩個力的合成”實驗的原理，知道用兩根彈簧秤拉和用一根彈簧秤拉，都必須將繩子的結點拉到同一點，保證產生相同的作用效果．