考點一 教材原型實驗
例1 某同學(xué)用橡皮條與彈簧測力計做“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”實驗，實驗裝置如圖1甲所示。其中A為固定橡皮條的圖釘，OB和OC為細(xì)繩。
甲
(1)本實驗中兩次拉橡皮條的過程，主要體現(xiàn)的科學(xué)方法是________。
A.理想實驗法 B.等效替代法
C.控制變量法 D.建立物理模型法
(2)在做本實驗時，下列操作中錯誤的是________。
A.同一次實驗過程中O點位置不允許變動
B.實驗中，彈簧測力計必須與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧測力計刻度
C.實驗中，先將其中一個彈簧測力計沿某一方向拉到最大量程，然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧測力計拉力的大小和方向，把橡皮條另一端拉到O點
D.實驗中，把橡皮條的另一端拉到O點時，兩彈簧測力計之間夾角應(yīng)取90°，以便于算出合力的大小
(3)某一次實驗中，用一個彈簧測力計拉橡皮條使橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點到達(dá)O點，彈簧測力計的示數(shù)如圖乙所示，此時橡皮條的彈力大小為________N。
乙
(4)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，該同學(xué)畫出如圖丙所示的圖，圖中________是F1、F2合力的理論值(填“F”或“F′”)。
丙
(5)實驗中，如果將細(xì)繩換成橡皮條，O點沿OB、OC方向的拉力仍等于彈簧測力計的讀數(shù)，所得實驗結(jié)果________發(fā)生變化(選填“會”或“不會”)。
(6)實驗結(jié)束后，小明同學(xué)用其中一個彈簧測力計探究“彈簧所受彈力F與彈簧長度L的關(guān)系”，繪出如圖丁所示圖像，則彈簧測力計的勁度系數(shù)為________N/m。
丁
圖1
答案 (1)B (2)CD (3)4.00 (4)F (5)不會 (6)200
解析 (1)本實驗中兩次拉橡皮條的過程，要求兩次拉橡皮條到同一位置，拉力的作用效果相同，主要體現(xiàn)的科學(xué)方法是等效替代法，故選B。
(2)要保證力的作用效果相同，同一次實驗過程中，O點的位置不允許變動，故A正確；為減小實驗誤差，在實驗中，彈簧測力計必須保持與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧測力計的刻度線，故B正確；如果先將其中一個彈簧測力計沿某一方向拉到最大量程，然后調(diào)節(jié)另一彈簧測力計拉力的大小和方向，把橡皮條結(jié)點拉到O點，彈簧測力計可能會超過量程，故C錯誤；實驗中，把橡皮條的結(jié)點拉到O點時，為減小實驗誤差，兩彈簧測力計之間的夾角應(yīng)適當(dāng)大些，但是不必取90°不變，更不能根據(jù)幾何關(guān)系計算合力的大小，故D錯誤。
(3)該彈簧測力計的分度值為0.1 N，根據(jù)圖示，讀數(shù)為4.00 N。
(4)在處理數(shù)據(jù)時，F(xiàn)1、F2合力的理論值是根據(jù)力的圖示，利用平行四邊形定則作圖表示出來的，故F是F1、F2合力的理論值。
(5)在實驗中，如果將細(xì)繩也換成橡皮條，不會影響分力的大小與方向，那么實驗結(jié)果不會發(fā)生變化。
(6)彈簧所受彈力F與彈簧長度L的關(guān)系圖像的斜率表示彈簧測力計的勁度系數(shù)，則k＝eq \f(ΔF,ΔL)＝200 N/m。
跟蹤訓(xùn)練
1.(2023·遼寧大連模擬)某同學(xué)用圖2甲所示裝置做“探究求合力的方法”實驗。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，OB和OC為細(xì)繩。
圖2
(1)要減小實驗誤差，下列措施可行的是______。
A.兩個分力F1、F2的大小要適當(dāng)大些
B.兩個分力F1、F2間的夾角要盡量大些
C.拉橡皮條的細(xì)繩要細(xì)些且要稍短一些
D.標(biāo)記細(xì)繩方向的點要盡量離結(jié)點近些
(2)若實驗中彈簧測力計的量程均為5 N，某次實驗用兩個彈簧測力計拉橡皮條時，兩個繩套間的夾角為60°，兩彈簧測力計的示數(shù)恰好均如圖乙所示，彈簧測力計的示數(shù)為________N，你認(rèn)為這次操作________(填“合適”或“不合適”)，原因是_____________________________________________________________
________________________________________________________________。
(3)某次實驗的結(jié)果如圖丙所示，這次實驗F1、F2剛好垂直，若在圖丙所示的實驗結(jié)果中，保持結(jié)點的位置及F2的方向不變，將兩個分力的夾角增大，則F1________(填“變大”“變小”或“不變”)，F(xiàn)′________(填“變大”“變小”或“不變”)。
答案 (1)A (2)3.6 不合適 兩個分力的合力大于彈簧測力計的量程，當(dāng)用一個彈簧測力計拉橡皮條時將無法操作 (3)變大 不變
解析 (1)為了減小讀數(shù)誤差，應(yīng)讓兩個分力適當(dāng)大些，故A正確；兩個分力F1、F2間的夾角不宜過大或過小，那樣作圖不方便，容易產(chǎn)生誤差，故B錯誤；為了準(zhǔn)確記下拉力的方向，故采用兩點描線時兩點應(yīng)盡量距離大一些，細(xì)繩應(yīng)長些，故C、D錯誤。
(2)彈簧測力計的示數(shù)為3.6 N。這次操作不合適。因為當(dāng)F1與F2大小都為3.6 N，且夾角為60°時，兩個力的合力大小為F＝2F1cs 30°＝3.6eq \r(3) N>5 N，即F超過了彈簧測力計的量程，當(dāng)用一個彈簧測力計拉橡皮條時將無法操作。
(3)結(jié)點的位置不變，合力不變，即F′不變，F(xiàn)2方向不變，增大兩個分力夾角，由圖示可知，F(xiàn)1、F2均變大。
考點二 創(chuàng)新拓展實驗
常見創(chuàng)新實驗方案
(1)分力的獲得：彈簧測力計的拉力→鉤碼的重力。
(2)合力的獲得：彈簧測力計的拉力→力傳感器。
例2 有同學(xué)利用如圖3所示裝置來驗證力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，并固定兩個光滑的滑輪A和B，三根繩子打一個結(jié)點O，各繩另一端均連接鉤碼，各鉤碼質(zhì)量均相等，當(dāng)系統(tǒng)如圖達(dá)到平衡時，根據(jù)鉤碼個數(shù)可讀出三根繩子的拉力F1、F2和F3，回答下列問題：
圖3
(1)若某次實驗中鉤碼個數(shù)N1＝2，N2＝5，則N3可能等于________(填正確答案標(biāo)號)。
A.2 B.4 C.8 D.9
(2)在實驗過程中，關(guān)于實驗操作和相關(guān)要求，下列說法正確的是________(填選項前字母)。
A.實驗中三段繩子應(yīng)與豎直木板平行
B.實驗中需要用天平測出一個鉤碼的質(zhì)量
C.在某兩次實驗中，O點位置可以不同
D.實驗中需要用量角器量出三段繩子之間的夾角
(3)通過實驗，該同學(xué)用作圖法作出了兩個圖，如圖4甲、乙所示，你認(rèn)為圖示中______(填“甲”或“乙”)是正確的。
圖4
答案 (1)B (2)AC (3)甲
解析 (1)N1、N2鉤碼的重力的合力大小應(yīng)該等于N3鉤碼的重力，由三角形知識有N2－N1

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