實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備
1．實(shí)驗(yàn)原理
(1)等效法：一個(gè)力F′的作用效果和兩個(gè)力F1、F2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長到同一點(diǎn)，所以一個(gè)力F′就是這兩個(gè)力F1和F2的合力，作出力F′的圖示，如圖所示．
(2)平行四邊形定則：根據(jù)平行四邊形定則作出力F1和F2的合力F的圖示．
(3)驗(yàn)證：比較F和F′的大小和方向，若在誤差允許的范圍內(nèi)相等，則驗(yàn)證了力的平行四邊形定則．
2．實(shí)驗(yàn)器材
木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細(xì)繩、彈簧測力計(jì)(2只)、三角板、刻度尺等．
3．實(shí)驗(yàn)步驟
(1)用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的木板上，如圖所示．
(2)用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別鉤住兩個(gè)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一點(diǎn)O.
(3)用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個(gè)細(xì)繩套的方向，并記錄彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F1、F2，利用刻度尺和三角板作平行四邊形，畫出對(duì)角線所代表的力F.
(4)只用一個(gè)彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到與前面實(shí)驗(yàn)中的相同位置O，記下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F′和細(xì)繩的方向，以同樣的標(biāo)度作出F′的圖示．
(5)比較F和F′，觀察它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等．
4．?dāng)?shù)據(jù)處理
(1)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測力計(jì)的拉力F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊作平行四邊形，過O點(diǎn)畫平行四邊形的對(duì)角線，此對(duì)角線即為合力F的圖示．
(2)用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出拉力F′的圖示．
(3)比較F與F′是否完全重合或幾乎完全重合，從而驗(yàn)證平行四邊形定則．
5．注意事項(xiàng)
(1)彈簧相同：使用彈簧測力計(jì)前，要先觀察指針是否指在零刻度處，若指針不在零刻度處，要設(shè)法調(diào)整指針，使之指在零刻度處，再將兩個(gè)彈簧測力計(jì)的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉，兩個(gè)示數(shù)相同方可使用．
(2)位置不變：在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置一定要相同．
(3)角度合適：用兩個(gè)彈簧測力計(jì)鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時(shí)，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60°～120°之間為宜．
(4)盡量減少誤差：在合力不超出量程及在橡皮條彈性限度內(nèi)形變應(yīng)盡量大一些；細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向．
(5)統(tǒng)一標(biāo)度：在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些．
考點(diǎn)一 教材原型實(shí)驗(yàn)
例1 (2018·天津卷·9(2))某研究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，所用器材有：方木板一塊，白紙，量程為5 N的彈簧測力計(jì)兩個(gè)，橡皮條(帶兩個(gè)較長的細(xì)繩套)，刻度尺，圖釘(若干個(gè))．
(1)具體操作前，同學(xué)們提出了如下關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的建議，其中正確的有________．
A．橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上
B．重復(fù)實(shí)驗(yàn)再次進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，結(jié)點(diǎn)O的位置可以與前一次不同
C．使用測力計(jì)時(shí)，施力方向應(yīng)沿測力計(jì)軸線；讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對(duì)測力計(jì)刻度
D．用兩個(gè)測力計(jì)互成角度拉橡皮條時(shí)的拉力必須都小于只用一個(gè)測力計(jì)的拉力
(2)該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實(shí)驗(yàn)，白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點(diǎn)位置O、力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點(diǎn)，如圖所示．其中對(duì)于提高實(shí)驗(yàn)精度最有利的是________．
答案 (1)BC (2)B
解析 (1)兩繩套拉力的合力不一定沿角平分線，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；
同一次實(shí)驗(yàn)，用一繩套拉橡皮條和用兩繩套拉橡皮條結(jié)點(diǎn)O的位置相同，不同次實(shí)驗(yàn)結(jié)點(diǎn)O的位置可以不同，選項(xiàng)B正確；
為了減小摩擦和誤差，施力方向應(yīng)沿測力計(jì)軸線，讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對(duì)測力計(jì)刻度，選項(xiàng)C正確；
合力可以比分力大，也可以比分力小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
(2)為了提高實(shí)驗(yàn)精度，測力計(jì)讀數(shù)應(yīng)盡可能大一些，標(biāo)注細(xì)繩方向的兩點(diǎn)離結(jié)點(diǎn)應(yīng)盡可能遠(yuǎn)一些，標(biāo)度應(yīng)盡可能小一些，故選B.
例2 (2022·廣東梅州市高三模擬)某學(xué)生學(xué)習(xí)小組在課外做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)．
(1)該實(shí)驗(yàn)需要用到如圖甲所示的彈簧測力計(jì)，并用對(duì)拉的方法來選擇兩個(gè)彈簧測力計(jì)．有兩種選擇方案，方案一：兩彈簧測力計(jì)豎直懸掛在鐵架臺(tái)上對(duì)拉，方案二：兩彈簧測力計(jì)置于盡量光滑的水平桌面對(duì)拉，下列說法正確的是________．
A．彈簧測力計(jì)使用前必須進(jìn)行調(diào)零
B．對(duì)拉的兩個(gè)彈簧測力計(jì)的量程需一致
C．若方案一的兩彈簧測力計(jì)讀數(shù)相等，則可正常使用
D．若方案二的兩彈簧測力計(jì)讀數(shù)相等，則可正常使用
(2)該學(xué)習(xí)小組使用的彈簧測力計(jì)量程為5.00 N，將橡皮條一端固定，先用兩只彈簧測力計(jì)將橡皮條另一端拉到某一位置，標(biāo)記為O點(diǎn)、緊靠細(xì)繩標(biāo)記A、B兩點(diǎn)及記錄彈簧測力計(jì)讀數(shù)；然后用一只彈簧測力計(jì)將其拉至O點(diǎn)，緊靠細(xì)繩標(biāo)記C點(diǎn)及記錄彈簧測力計(jì)讀數(shù)，該小組完成的某次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在圖乙中．
①為“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”，請(qǐng)按實(shí)驗(yàn)要求在圖乙中完成作圖；
②結(jié)合圖乙，分析實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果，請(qǐng)至少給出一個(gè)方案以減少該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)誤差：________________________________________________________________________.
答案 (1)AD (2)①見解析圖 ②適當(dāng)增大兩細(xì)繩間的夾角或增大A、B兩點(diǎn)到O點(diǎn)的距離
解析 (1)對(duì)拉彈簧測力計(jì)是為了校準(zhǔn)兩彈簧測力計(jì)，但是在校準(zhǔn)前必須要調(diào)零，然后在水平面上對(duì)拉兩彈簧測力計(jì)，若其讀數(shù)相等，則可正常使用，豎直方向上對(duì)拉時(shí)應(yīng)考慮彈簧測力計(jì)自身重力的影響，并且與彈簧測力計(jì)的量程無關(guān)，所以A、D正確，B、C錯(cuò)誤．
(2)①如圖所示
②適當(dāng)增大兩細(xì)繩間的夾角或增大A、B兩點(diǎn)到O點(diǎn)的距離．
考點(diǎn)二 探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
常見創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案
合力的改進(jìn)：橡皮筋伸長到同一位置→鉤碼(重物)的重力不變
分力的改進(jìn)：彈簧測力計(jì)示數(shù)→eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(力傳感器,鉤碼的重力))
力的大小創(chuàng)新：彈簧測力計(jì)的示數(shù)→橡皮筋長度的變化
考向1 實(shí)驗(yàn)原理的改進(jìn)
例3 某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”．彈簧測力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物M.彈簧測力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置．分別讀出彈簧測力計(jì)A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和細(xì)線的方向．
(1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測力計(jì)示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為________ N.
(2)下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是________．(請(qǐng)?zhí)顚戇x項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母)
A．應(yīng)測量重物M所受的重力
B．彈簧測力計(jì)應(yīng)在使用前調(diào)零
C．細(xì)線方向應(yīng)與木板平面平行
D．改變拉力，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置
(3)某次實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測力計(jì)A的指針稍稍超出量程，在保證現(xiàn)有器材不變的情況下怎樣調(diào)整水平拉力B.___________________ ________________.
答案 (1)3.6 (2)D (3)減小彈簧測力計(jì)B的拉力大小、減小OB與OA間的夾角(二者答一即可)
解析 (1)彈簧測力計(jì)的最小分度為0.2 N，故讀數(shù)為3.6 N；
(2)本實(shí)驗(yàn)是利用共點(diǎn)力的平衡驗(yàn)證力的平行四邊形定則，實(shí)驗(yàn)中必須知道O點(diǎn)所受的各個(gè)力的大小和方向，A是必須的；對(duì)于彈簧測力計(jì)的使用來講，B、C是必需的；實(shí)驗(yàn)中只要三力平衡即可，O點(diǎn)的位置沒有特定要求，D不必要．故選D.
(3)只要使測力計(jì)A的示數(shù)減小就行，說法合理即可．
例4 有同學(xué)利用如圖所示的裝置來探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個(gè)光滑的滑輪A和B，將繩子打一個(gè)結(jié)點(diǎn)O，每個(gè)鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)鉤碼個(gè)數(shù)讀出三根繩子的拉力F1、F2和F3，回答下列問題：
(1)改變鉤碼個(gè)數(shù)，實(shí)驗(yàn)可能完成的是________(填正確答案標(biāo)號(hào))．
A．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N2＝2，N3＝5
B．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4
C．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N2＝N3＝4
D．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5
(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個(gè)步驟是________(填選項(xiàng)前字母)．
A．標(biāo)記結(jié)點(diǎn)O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向
B．量出OA、OB、OC三段繩子的長度
C．用量角器量出三段繩子之間的夾角
D．用天平測出鉤碼的質(zhì)量
(3)在作圖時(shí)，你認(rèn)為________(填“甲”或“乙”)是正確的．
答案 (1)BCD (2)A (3)甲
解析 (1)實(shí)驗(yàn)中的分力與合力的關(guān)系必須滿足：|F1－F2|≤F3≤F1＋F2(等號(hào)在反向或同向時(shí)取得)，因此B、C、D三項(xiàng)都是可以的．
(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個(gè)步驟是標(biāo)記結(jié)點(diǎn)O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向．
(3)F3的方向一定豎直向下，由于測量誤差F1和F2的合力方向可能偏離豎直方向，所以甲是正確的．
考向2 測量物理量的創(chuàng)新
例5 某實(shí)驗(yàn)小組欲驗(yàn)證力的平行四邊形定則．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①將彈簧測力計(jì)固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向；
②如圖甲所示，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧測力計(jì)的掛鉤上，另一端用圓珠筆尖豎直向下拉，直到彈簧測力計(jì)的示數(shù)為某一設(shè)定值，將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1、O2，記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)F，測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)．每次將彈簧測力計(jì)的示數(shù)改變1.00 N，測出對(duì)應(yīng)的l，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示：
③找出步驟②中F＝7.00 N時(shí)橡皮筋兩端的位置，重新標(biāo)記為O、O′(橡皮筋上端為O，下端為O′)，此時(shí)橡皮筋的拉力記為FOO′；
④在掛鉤上涂抹少許潤滑油，將橡皮筋搭在掛鉤上，如圖乙所示，用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時(shí)拉橡皮筋的兩端，使掛鉤的下端到達(dá)O點(diǎn)，將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B，橡皮筋OA段的拉力記為FOA，OB段的拉力記為FOB；
⑤根據(jù)給出的標(biāo)度，作出FOA和FOB的合力F′，如圖丙所示．
(1)利用表中數(shù)據(jù)可得l0＝________ cm；
(2)若測得OA＝7.50 cm，OB＝7.50 cm，則FOA的大小為________ N；
(3)通過比較F′與________的大小和方向，即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．
答案 (1)10.00 (2)5.00 (3)FOO′
解析 (1)根據(jù)胡克定律，有ΔF＝kΔx
代入表格中第二組和第三組數(shù)據(jù)，有(2.00－1.00) N＝k(12.00－11.00)×10－2 m
解得k＝100 N/m
同理，再代入第一組和第二組數(shù)據(jù)，得
(1.00－0) N＝100 N/m×(11.00－l0)×10－2 m
可得l0＝10.00 cm.
(2)根據(jù)OA、OB的長度可求橡皮筋的彈力大小為
FOA＝kΔl＝100×(7.50＋7.50－10.00)×10－2 N＝5.00 N
(3)在兩個(gè)力的作用效果和一個(gè)力的作用效果相同的情況下，由平行四邊形求得的力F′和一個(gè)力FOO′作用時(shí)比較，即可驗(yàn)證力的平行四邊形定則．
考向3 實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新
例6 如圖所示，某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)利用DIS實(shí)驗(yàn)裝置研究支架上力的分解，A、B為兩個(gè)相同的雙向力傳感器，該型號(hào)傳感器在受到拉力時(shí)讀數(shù)為正，受到壓力時(shí)讀數(shù)為負(fù)．A連接質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩，可沿固定的板做圓弧形移動(dòng)．B固定不動(dòng)，通過光滑鉸鏈連接長為0.3 m的桿．將細(xì)繩連接在桿右端O點(diǎn)構(gòu)成支架．保持桿在水平方向，按如下步驟操作：
①測量繩子與水平桿的夾角∠AOB＝θ
②對(duì)兩個(gè)傳感器進(jìn)行調(diào)零
③用另一根繩在O點(diǎn)懸掛一個(gè)鉤碼，記錄兩個(gè)傳感器的讀數(shù)
④取下鉤碼，移動(dòng)傳感器A改變?chǔ)冉?br>重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，得到表格．
(1)根據(jù)表格，A傳感器對(duì)應(yīng)的是表中力______(選填“F1”或“F2”)．鉤碼質(zhì)量為______ kg(g取10 m/s2，結(jié)果保留1位有效數(shù)字)．
(2)本實(shí)驗(yàn)中多次對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)零，對(duì)此操作說明正確的是________．
A．因?yàn)槭孪韧浾{(diào)零
B．何時(shí)調(diào)零對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響
C．為了消除橫桿自身重力對(duì)結(jié)果的影響
D．可以完全消除實(shí)驗(yàn)的誤差
(3)實(shí)驗(yàn)中，讓A傳感器沿圓心為O的圓弧形(而不是其他形狀)軌道移動(dòng)的主要目的是______．
A．方便改變A傳感器的讀數(shù)
B．方便改變B傳感器的讀數(shù)
C．保持輕桿右端O的位置不變
D．方便改變細(xì)繩與桿的夾角θ
答案 (1)F1 0.05 (2)C (3)C
解析 (1)A傳感器中的力均為拉力，為正值，故A傳感器對(duì)應(yīng)的是表中力F1，平衡時(shí)，mg＝F1sin θ
當(dāng)θ＝30°時(shí)，F(xiàn)1＝1.001 N，可求得m≈0.05 kg
(2)在掛鉤碼之前，對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)零，是為了消除橫桿自身重力對(duì)結(jié)果的影響，故C正確．
(3)讓A傳感器沿圓心為O的圓弧形軌道移動(dòng)的過程中，傳感器與O點(diǎn)的距離保持不變，即O點(diǎn)位置保持不變，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確．
課時(shí)精練
1．某同學(xué)做“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩，圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖．
(1)如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是________．
(2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是________．
A．理想實(shí)驗(yàn)法
B．等效替代法
C．控制變量法
D．建立物理模型法
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，主要的步驟是：
A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；
B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套；
C．用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)；
D．按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計(jì)的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；
E．只用一只彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F′的圖示；
F．比較F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論．
上述步驟中，有重要遺漏的步驟的序號(hào)是________和________；
改正辦法分別是___________________________和______________________________．
答案 (1)F (2)B
(3)C E “記下兩條細(xì)繩的方向” “把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O”
解析 (1)由一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條至O點(diǎn)的拉力一定沿AO方向；而根據(jù)平行四邊形定則作出的合力，由于誤差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F.
(2)一個(gè)力的作用效果與兩個(gè)力的作用效果相同，它們的作用效果可以等效替代，故B正確．
(3)根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程可知，有重要遺漏的步驟的序號(hào)是C、E.
在C中未記下兩條細(xì)繩的方向，E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O.
2．(2017·全國卷Ⅲ·22)某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，將畫有坐標(biāo)軸(橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1 mm)的紙貼在水平桌面上，如圖(a)所示．將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)(位于圖示部分之外)，另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí)，橡皮筋處于原長．
(1)用一只測力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O，此時(shí)拉力F的大小可由測力計(jì)讀出．測力計(jì)的示數(shù)如圖(b)所示，F(xiàn)的大小為________N.
(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A點(diǎn)；現(xiàn)使用兩個(gè)測力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋，再次將P端拉至O點(diǎn)．此時(shí)觀察到兩個(gè)拉力分別沿圖(a)中兩條虛線所示的方向，由測力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F1＝4.2 N和F2＝5.6 N.
(ⅰ)用5 mm長度的線段表示1 N的力，以O(shè)點(diǎn)為作用點(diǎn)，在圖(a)中畫出力F1、F2的圖示，然后按平行四邊形定則畫出它們的合力F合；
(ⅱ)F合的大小為________N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為________．若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實(shí)驗(yàn)所允許的誤差范圍之內(nèi)，則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力的平行四邊形定則．
答案 (1)4.0 (2)(ⅰ)見解析圖 (ⅱ)4.0 0.05
解析 (1)由題圖(b)可知，F(xiàn)的大小為4.0 N.
(2)(ⅰ)畫出力F1、F2的圖示，如圖所示．
(ⅱ)用刻度尺量出F合的線段長約為20.0 mm，所以F合大小為eq \f(20.0,5)×1 N＝4.0 N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為tan α≈ 0.05.
3．某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了一個(gè)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)，裝置如圖甲所示，在豎直放置的木板上部附近兩側(cè)，固定兩個(gè)力傳感器，同一高度放置兩個(gè)可以移動(dòng)的定滑輪，兩根細(xì)繩跨過定滑輪分別與兩力傳感器連接，在兩細(xì)繩連接的結(jié)點(diǎn)O下方懸掛鉤碼，力傳感器1、2的示數(shù)分別為F1、F2，調(diào)節(jié)兩個(gè)定滑輪的位置可以改變兩細(xì)繩間的夾角．實(shí)驗(yàn)中使用若干相同的鉤碼，每個(gè)鉤碼質(zhì)量均為100克，取g＝9.8 m/s2.
(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是( )
A．實(shí)驗(yàn)開始前，需要調(diào)節(jié)木板使其位于豎直平面內(nèi)
B．每次實(shí)驗(yàn)都必須保證結(jié)點(diǎn)位于O點(diǎn)
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)需要記錄鉤碼數(shù)量、兩力傳感器的示數(shù)和三細(xì)繩的方向
D．實(shí)驗(yàn)時(shí)還需要用一個(gè)力傳感器單獨(dú)測量懸掛于O點(diǎn)鉤碼的總重力
(2)根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，該同學(xué)已經(jīng)按照力的圖示的要求畫出了F1、F2(如圖乙)，請(qǐng)你作圖得到F1、F2的合力F(只作圖，不求大小)，并寫出該合力不完全豎直的一種可能原因．
__________________________________________________________________________
答案 (1)AC (2)見解析圖 定滑輪有摩擦、木板未豎直放置等(回答出一項(xiàng)合理答案即可)
解析 (1)實(shí)驗(yàn)開始前，需要調(diào)節(jié)木板使其位于豎直平面內(nèi)，以保證鉤碼重力等于細(xì)線的拉力，選項(xiàng)A正確；該裝置不需要每次實(shí)驗(yàn)保證結(jié)點(diǎn)位于O點(diǎn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)需要記錄鉤碼數(shù)量、兩力傳感器的示數(shù)和三細(xì)繩的方向，選項(xiàng)C正確；因?yàn)槊總€(gè)鉤碼的重力已知，所以不需要測鉤碼總重力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
(2)利用平行四邊形定則作出F1和F2的合力F，如圖所示，該合力方向不完全在豎直方向的可能原因是定滑輪有摩擦、木板未豎直放置等．
4．某同學(xué)找到一條遵循胡克定律的橡皮筋，并利用如下實(shí)驗(yàn)器材研究兩個(gè)互成角度力的合成規(guī)律：刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子、質(zhì)量不同的小重物若干、木板．實(shí)驗(yàn)方案如下：
①將橡皮筋的兩端分別與兩條細(xì)繩相連，測出橡皮筋的原長；
②將橡皮筋一端細(xì)繩用釘子固定在豎直木板上的A點(diǎn)，在橡皮筋的中點(diǎn)O用細(xì)繩系住重物，使重物自然下垂，如圖甲所示；
③將橡皮筋的另一端細(xì)繩固定在豎直木板上的B點(diǎn)，如圖乙所示．
(1)為完成本實(shí)驗(yàn)，下列還必須測量的物理量為________．(填選項(xiàng)前的字母)
A．小重物的質(zhì)量
B．細(xì)繩的長度
C．圖甲中OA段橡皮筋的長度
D．圖乙中OA和OB段橡皮筋的長度
(2)在完成本實(shí)驗(yàn)的過程中，必須注意的事項(xiàng)是________．(填選項(xiàng)前的字母)
A．橡皮筋兩端連接的細(xì)繩長度必須相同
B．圖乙中A、B兩點(diǎn)必須等高
C．圖乙中連接小重物的細(xì)繩必須在OA、OB夾角的角平分線上
D．記錄圖甲中O點(diǎn)的位置和OA的方向
E．記錄圖乙中O點(diǎn)的位置和OA、OB的方向
(3)若釘子位置固定，利用現(xiàn)有器材改變實(shí)驗(yàn)效果，可采用的方法是____________________．
答案 (1)CD (2)E (3)更換小重物
解析 (1)橡皮筋遵循胡克定律，要測量拉力可以通過測量橡皮筋的長度和原長，得到橡皮筋的伸長量，根據(jù)拉力大小與伸長量成正比作出力的圖示．為了使兩次實(shí)驗(yàn)效果相同，必須記下題圖甲中OA段橡皮筋的長度、題圖乙中OA和OB段橡皮筋的長度作參照，故選C、D.
(2)橡皮筋連接的細(xì)繩要稍微長些，并非要求等長，A錯(cuò)誤；題圖乙中A、B兩點(diǎn)不用必須等高，B錯(cuò)誤；題圖乙中連接小重物的細(xì)繩可以在OA、OB夾角的角平分線上，也可以不在，C錯(cuò)誤；題圖甲中O點(diǎn)的位置和OA的方向不需要記錄，D錯(cuò)誤；為得出OA、OB中的拉力的合力，需要記錄題圖乙中O點(diǎn)的位置和OA、OB的方向，E正確．
(3)在釘子位置不變的情況下，要改變實(shí)驗(yàn)效果，只有改變小重物的質(zhì)量，故可采用的方法是更換小重物．
5．一同學(xué)用電子秤、水壺、細(xì)線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中驗(yàn)證力的平行四邊形定則．
(1)如圖(a)，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，記下水壺________時(shí)電子秤的示數(shù)F.
(2)如圖(b)，將三根細(xì)線L1、L2、L3的一端打結(jié)，另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺上．水平拉開細(xì)線L1，在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置、________和電子秤的示數(shù)F1.
(3)如圖(c)，將另一顆墻釘B釘在與O同一水平位置上，并將L1拴在其上．手握電子秤沿著(2)中L2的方向拉開細(xì)線L2，使________和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2.
(4)在白紙上按一定標(biāo)度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示，根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若________________，則平行四邊形定則得到驗(yàn)證．
答案 (1)靜止 (2)三根細(xì)線的方向 (3)結(jié)點(diǎn)O的位置 (4)F和F′在誤差范圍內(nèi)重合
解析 (1)要測量裝滿水的水壺的重力，則應(yīng)記下水壺靜止時(shí)電子秤的示數(shù)F.
(2)要畫出平行四邊形，則需要記錄分力的大小和方向，所以在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置的同時(shí)，也要記錄三根細(xì)線的方向以及電子秤的示數(shù)F1.
(3)已經(jīng)記錄了一個(gè)分力的大小，還要記錄另一個(gè)分力的大小，則結(jié)點(diǎn)O的位置不能變化，力的方向也都不能變化，所以應(yīng)使結(jié)點(diǎn)O的位置和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2.
(4)根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若F和F′在誤差范圍內(nèi)重合，則平行四邊形定則得到驗(yàn)證．F/N
0
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
l/cm
l0
11.00
12.00
13.00
14.00
15.00
16.00
17.00
F1/N
1.001
0.580
…
1.002
…
F2/N
－0.868
－0.291
…
0.865
…
θ
30°
60°
…
150°
…

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