PAGEPAGE20試驗:探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律一、試驗原理互成角度的兩個力F1、F2與另外一個力F'產(chǎn)生相同的效果,看F1、F2用平行四邊形定則求出的合力F與F'在試驗誤差允許范圍內是否相等。二、試驗器材木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細繩、彈簧測力計兩只、三角板、刻度尺、鉛筆。三、試驗步驟1.用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上。2.用圖釘把橡皮條的一端固定在A點,橡皮條的另一端拴上兩個細繩套。3.用兩只彈簧測力計分別鉤住細繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條與細繩的結點伸長到某一位置O,如圖所示,記錄兩彈簧測力計的讀數(shù),用鉛筆描下O點的位置及此時兩細繩套的方向。4.只用一只彈簧測力計通過細繩套把橡皮條與細繩套的結點拉到同樣的位置O,登記彈簧測力計的讀數(shù)和細繩套的方向。5.變更兩彈簧測力計拉力的大小和方向,再做兩次試驗。四、數(shù)據(jù)處理1.用鉛筆和刻度尺從O點沿兩細繩套方向畫直線,按選定的標度作出這兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示,并以F1和F2為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形,過O點畫平行四邊形的對角線,此對角線即合力F的圖示。2.用刻度尺從O點按同樣的標度沿記錄的方向作出試驗步驟4中彈簧測力計的拉力F'的圖示。3.比較F與F'是否完全重合或幾乎完全重合,從而驗證平行四邊形定則。五、留意事項1.同一試驗中的兩只彈簧測力計的選取方法是:將兩只彈簧測力計調零后互鉤對拉,讀數(shù)相同。2.在同一次試驗中,使橡皮條拉長時,結點的位置O肯定要相同。3.用兩只彈簧測力計鉤住細繩套互成角度地拉橡皮條時,夾角不宜太大也不宜太小,在60°~100°為宜。4.試驗時彈簧測力計應與木板平行,讀數(shù)時眼睛要正視彈簧測力計的刻度,在合力不超過量程及橡皮條彈性限度的前提下,拉力的數(shù)值盡量大些。5.細繩套應適當長一些,便于確定力的方向。不要干脆沿細繩套的方向畫直線,應在細繩套末端用鉛筆畫一個點,移開細繩套后,再將所標點與O點連接,即可確定力的方向。6.在同一次試驗中,畫力的圖示所選定的標度要相同,并且要恰當選取標度,使所作力的圖示稍長一些。六、誤差分析1.彈簧測力計本身的誤差。2.讀數(shù)誤差和作圖誤差。3.彈簧測力計與木板不平行引起的誤差?？键c一試驗原理和試驗操作1.(2024江蘇常熟中學適應性考試)“驗證力的平行四邊形定則”的試驗如圖甲所示:(1)某同學試驗操作步驟如下∶①如圖甲所示,把橡皮條的一端固定在木板上的A點,用兩條細繩連在橡皮條的另一端,通過細繩用兩個彈簧測力計互成角度拉橡皮條,橡皮條伸長,使結點伸長到O點,用鉛筆登記O點的位置,并登記兩個彈簧測力計的讀數(shù);②在紙上按比例作出兩個力FOB、FOC的圖示,用平行四邊形定則求出合力F;③只用一個彈簧測力計,通過細繩把橡皮條上的結點拉到同樣的位置O點,登記彈簧測力計的讀數(shù)和細繩的方向,按同樣比例作出這個力F'的圖示(如圖乙),比較F'與用平行四邊形定則求得的合力F;④變更FOB和FOC的夾角和大小,重復上述過程。上述試驗過程中有重要遺漏的步驟是(填步驟序號);圖乙中力(選填“F”或“F'”)的圖線與AO延長線重合;

(2)某同學認為在試驗過程中必需留意以下幾項,你認為正確的有;

A.拉橡皮條的細繩套適當細一些且長一些B.試驗中把橡皮條結點拉到O點時,兩彈簧測力計之間的夾角為90°不變,可便于計算合力C.拉橡皮條時,細繩和彈簧測力計應貼近且平行于木板D.兩根細繩必需等長,且橡皮條應與兩繩夾角的平分線在同始終線上(3)如圖丙,某次測量FOB、FOC大小和方向試驗過程中發(fā)覺,FOC讀數(shù)幾乎滿量程,而FOB讀數(shù)不到量程一半(兩彈簧測力計相同),須要做適當調整,下列做法正確的是。

A.保持結點O位置不變、OB方向不變,OC逆時針轉過肯定的角度B.保持結點O位置不變,OB、OC逆時針轉過適當?shù)慕嵌菴.適當調整結點O遠離A,OB順時針方向、OC逆時針方向各轉過適當角度D.適當調整結點O靠近A,OB方向可不變,OC順時針方向轉過一個角度答案(1)①F'(2)AC(3)AB解析(1)步驟①須要記錄兩細繩的方向。圖乙中F是平行四邊形的對角線,為兩個分力在理論上的合力,F'是實際合力的方向,故選F'。(2)細繩更細更長一些可使力的方向記錄得更精確,選項A正確;合力的計算是通過作圖的方式,所以夾角不必是90°,選項B錯誤;橡皮條、細繩和彈簧測力計應與木板平行可以減小彈力大小的偶然誤差,使試驗更精確,選項C正確;試驗中兩細繩不必要等長,為了保證明驗結果的普適性,兩細繩的夾角與橡皮條的角度關系應多樣化,選項D錯誤。(3)保持結點的位置不變,即合力不變,OB方向不變,OC逆時針旋轉肯定的角度,可以滿意平行四邊形定則,選項A正確;保持結點O的位置不變,即合力不變,OB、OC均逆時針旋轉肯定的角度,可以滿意平行四邊形定則,選項B正確;適當調整結點O遠離A,則合力增大,OB順時針方向、OC逆時針方向各轉過適當角度,此時OB、OC拉力均增大,由于OC已經(jīng)滿量程,此種狀況不成立,選項C錯誤;適當調整結點O靠近A,則合力減小,OB方向不變、OC順時針方向轉過適當角度,不滿意平行四邊形定則,選項D錯誤。2.在“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”的試驗中,某同學進行試驗的主要步驟是:a.如圖甲所示,將橡皮筋的一端固定在木板上的A點,另一端拴上兩根繩套,每根繩套分別連著一個彈簧測力計。b.沿著兩個方向拉彈簧測力計,將橡皮筋的活動端拉到某一位置,將此位置標記為O點,讀取此時彈簧測力計的示數(shù),分別記錄兩個拉力F1、F2的大小。用筆在兩繩套的拉力方向上分別標記a、b兩點,并分別將其與O點連接,表示兩力的方向。c.再用一個彈簧測力計將橡皮筋的活動端仍拉至O點,記錄其拉力F的大小并用上述方法記錄其方向。(1)試驗中確定分力方向時,圖甲中的b點標記得不妥,其緣由是。

(2)用一個彈簧測力計將橡皮筋的活動端仍拉至O點,這樣做的目的是。

(3)圖乙是在白紙上依據(jù)試驗數(shù)據(jù)作出的力的圖示,其中是F1和F2合力的實際測量值。

(4)試驗中的一次測量如圖丙所示,兩個測力計M、N的拉力方向相互垂直,即α+β=90°。若保持測力計M的讀數(shù)不變,當角α由圖中所示的值漸漸減小時,要使橡皮筋的活動端仍在O點,可采納的方法是 ()丙A.增大N的讀數(shù),減小β角B.減小N的讀數(shù),減小β角C.減小N的讀數(shù),增大β角D.增大N的讀數(shù),增大β角答案(1)O、b兩點太近,誤差大(2)與F1、F2共同作用的效果相同(3)F(4)B解析(1)依據(jù)標記點和O點確定分力方向時,兩點相距遠一些,方向確定更精確。(2)本試驗中兩次力的作用效果相同,即橡皮筋形變量及拉伸方向相同。(3)平行四邊形對角線為合力的理論值,所以F是實際值。(4)由圖可知B正確。驗證力的平行四邊形定則試驗應留意操作不忘“三”“二”“一”用兩個彈簧測力計拉橡皮條時的“三記錄”(記錄兩彈簧測力計示數(shù)、兩細繩方向和結點的位置O),用一個彈簧測力計拉橡皮條時的“二記錄”(記錄彈簧測力計示數(shù)和細繩方向)及“一留意”(結點的位置必需在同一位置O)等?？键c二試驗數(shù)據(jù)處理和誤差分析減小誤差的方法(1)結點位置①定位O點時要力求精確。②同一次試驗中橡皮條拉長后的O點必需保持不變。(2)拉力①用彈簧測力計測拉力時要使拉力沿彈簧測力計軸線方向。②應盡量使橡皮條、彈簧測力計和細繩套位于與紙面平行的同一平面內。③兩個分力F1、F2間的夾角θ不要太大或太小。(3)作圖①在同一次試驗中,選定的標度要相同。②嚴格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形,求出合力。例1在“驗證力的平行四邊形定則”試驗中,某同學將橡皮筋的一端固定于P點,用一只彈簧測力計將橡皮筋的另一端拉到O點,登記拉力F合的大小和方向。(1)改用兩個彈簧測力計拉伸橡皮筋,登記兩個分力,如圖1所示。請指出圖中兩處操作錯誤、。

(2)訂正錯誤后,登記兩分力F1、F2的大小和方向。如圖2所示,用力的圖示法在紙上畫出表示三個力的箭頭,以表示F1和F2的線段為鄰邊作平行四邊形,由圖可得,F1和F2的合力F合=N。

圖1圖2(3)在圖2中,表示F合的線段不在平行四邊形的對角線上,上述試驗誤差產(chǎn)生的緣由可能有哪些(列舉兩處即可)。

答案(1)見解析(2)4.5(3)見解析解析(1)兩處錯誤是:橡皮筋的端點沒有再次回到O點;拴在橡皮筋上的細繩套太短;(2)由圖可得,F1和F2的合力F合=4.5N;(3)誤差產(chǎn)生的緣由:力的測量有誤差;作圖不精確;力的方向記錄不精確等。1.某探究小組做“驗證力的平行四邊形定則”試驗,將畫有坐標軸(橫軸為x軸,縱軸為y軸,最小刻度表示1mm)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(位于圖示部分之外),另一端P位于y軸上的A點時,橡皮筋處于原長。圖(a)(1)用一只測力計將橡皮筋的P端沿y軸從A點拉至坐標原點O,此時拉力F的大小可由測力計讀出。測力計的示數(shù)如圖(b)所示,F的大小為N。

圖(b)(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A點;現(xiàn)運用兩個測力計同時拉橡皮筋,再次將P端拉至O點。此時視察到兩個拉力分別沿圖(a)中兩條虛線所示的方向,由測力計的示數(shù)讀出兩個拉力的大小分別為F1=4.2N和F2=5.6N。(ⅰ)用5mm長度的線段表示1N的力,以O為作用點,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試驗所允許的誤差范圍之內,則該試驗驗證了力的平行四邊形定則。答案(1)4.0(2)(ⅰ)如圖所示(ⅱ)4.00.05解析(1)測力計的分度值為0.2N,F的大小為4.0N。(2)(ⅰ)圖見答案。分別以F1、F2為鄰邊作平行四邊形,并作出對角線,即得F合。(ⅱ)表示F合的線段的長度為20.0mm,F合=20.05×1N=4.0NF合與拉力F的夾角的正切值為tanθ≈21-2020=0.052.(2024江蘇南京、鹽城三模)某愛好小組在做“驗證力的平行四邊形定則”試驗時,手邊的器材有:一根輕彈簧、一個校準過的彈簧測力計、刻度尺、裝有水的礦泉水瓶、木板、白紙等,試驗步驟如下:①將輕彈簧上端固定,用彈簧測力計向下緩慢拉動輕彈簧下端,記錄彈簧測力計的讀數(shù)F以及對應的輕彈簧長度L,如表:F/N0.000.501.001.502.002.50L/cm12.5012.9113.3013.6914.1114.50②依據(jù)表中數(shù)據(jù),在圖甲中作出F-L圖像,求得輕彈簧的勁度系數(shù)為N/m(結果保留三位有效數(shù)字);

甲③將一張白紙貼在豎直放置的木板上,如圖乙所示,用輕彈簧和測力計共同提起礦泉水瓶并保持靜止,在白紙上登記結點位置O,記錄彈簧測力計的拉力F1=1.70N和方向OA;乙④測量出輕彈簧的長度L1=13.69cm,記錄輕彈簧的拉力F2的方向OB;⑤只用彈簧測力計提起礦泉水瓶并保持靜止,使結點仍舊在O點,記錄此時彈簧測力計的讀數(shù)F=2.00N和方向OC;⑥試驗記錄紙如圖丙所示,請在圖丙中以O點為作用點,畫出F、F1、F2的圖示。丙⑦為了驗證力的平行四邊形定則,同學們提出以下兩種不同方案:方案A:以F1、F2為鄰邊,按平行四邊形定則畫出F1、F2的合力F',比較F和F'的一樣程度。方案B:用虛線把F的箭頭末端分別與F1、F2的箭頭末端連起來,比較連線與F1、F2組成的四邊形與標準的平行四邊形的一樣程度。你認為哪一種方案更可行?理由是。

答案②見解析圖125⑥見解析圖⑦見解析解析②依據(jù)表格數(shù)據(jù),作出F-L圖像,如圖所示圖線的斜率表示彈簧勁度系數(shù),則k=ΔFΔL=2.5-0(14.5-12.5)×10-2⑥依據(jù)所求彈簧勁度系數(shù),得到對應力的長度畫圖,如圖所示。⑦方案A更可行。因為方案A便于操作:依據(jù)平行四邊形定則作得的合力與實際力相比,線的長短和方向差別更加直觀。考點三試驗拓展和試驗創(chuàng)新例2有同學利用如圖所示的裝置來驗證力的平行四邊形定則。在豎直木板上鋪有白紙,固定兩個光滑的滑輪,將繩子打一個結點O,每個鉤碼的質量相等,當系統(tǒng)達到平衡時,依據(jù)鉤碼個數(shù)讀出三段繩子的拉力F1、F2和F3,回答下列問題:(1)變更鉤碼個數(shù),試驗能完成的是 ()A.鉤碼的個數(shù)N1=N2=2,N3=4B.鉤碼的個數(shù)N1=N3=3,N2=4C.鉤碼的個數(shù)N1=N2=N3=4D.鉤碼的個數(shù)N1=3,N2=4,N3=5(2)在拆下鉤碼和繩子前,最重要的一個步驟是 ()A.標記結點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量(3)依據(jù)試驗原理及操作,在作圖時,你認為圖是正確的。(填“甲”或“乙”)

答案(1)BCD(2)A(3)甲例3一同學用電子秤、水壺、細線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品,在家中驗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,登記水壺時電子秤的示數(shù)F。

(2)如圖(b),將三根細線L1、L2、L3的一端打結,另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺杯帶上。水平拉開細線L1,在白紙上登記結點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的方向拉開細線L2,使和三根細線的方向與(2)中重合,記錄電子秤的示數(shù)F2。

(4)在白紙上按肯定標度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示,依據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F'的圖示,若,則力的平行四邊形定則得到驗證。

答案(1)靜止(2)三根細線的方向(3)結點O的位置(4)F和F'在誤差允許的范圍內重合例4小明通過試驗驗證力的平行四邊形定則。(1)試驗記錄紙如圖甲所示,O點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置,兩彈簧測力計共同作用時,拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點;一個彈簧測力計拉橡皮筋時,拉力F3的方向過P3點。三個力的大小分別為:F1=3.30N、F2=3.85N和F3=4.25N。請依據(jù)圖中給出的標度作圖求出F1和F2的合力。甲(2)細致分析試驗,小明懷疑試驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變更,影響試驗結果。他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度,發(fā)覺讀數(shù)不相同,于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響。試驗裝置如圖乙所示,將一張白紙固定在豎直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于O'點,下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動N,在白紙上記錄下N的軌跡。重復上述過程,再次記錄下N的軌跡。乙丙兩次試驗記錄的軌跡如圖丙所示。過O'點作一條直線與軌跡交于a、b兩點,則試驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、Fb的大小關系為。

(3)依據(jù)(2)中的試驗,可以得出的試驗結果有哪些?()(填寫選項前的字母)A.橡皮筋的長度與受到的拉力成正比B.兩次受到的拉力相同時,橡皮筋第2次的長度較長C.兩次被拉伸到相同長度時,橡皮筋第2次受到的拉力較大D.兩次受到的拉力相同時,拉力越大,橡皮筋兩次的長度之差越大(4)依據(jù)小明的上述試驗探究,請對驗證力的平行四邊形定則試驗提出兩點留意事項。答案(1)如圖,F合=4.70N(4.70~4.90N都算對)(2)Fa=Fb(3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜過長;選用新橡皮筋(或:拉力不宜過大;選用彈性好的橡皮筋;換用彈性好的輕彈簧)解析(1)畫直線OP1、OP2,按給出的標度作出力F1、F2的圖示,以F1、F2為鄰邊作平行四邊形,過點O畫出平行四邊形的對角線即F1和F2的合力。(2)分析端點N受力,設橡皮筋與豎直方向間的夾角為θ,由平衡條件易得橡皮筋的拉力F=mgcosθ,可見θ相同時橡皮筋拉力相同。(3)題圖丙中ab表示兩次拉力相同時橡皮筋的長度之差,易知A錯誤,B正確。由題圖丙中兩軌跡間的距離變更可知,θ越大時長度差越大,結合F=mgcosθ知對應的拉力越大,故D正確。因同樣拉力下橡皮筋第2次長度較長,故同樣長度下橡皮筋第2次所受拉力較小,C錯誤。(4)A組基礎達標1.(2024江蘇天一中學高三11月月考)某同學做“驗證力的平行四邊形定則”的試驗狀況如圖甲所示,其中A為固定橡皮條的圖釘,O為橡皮條與細繩的結點,OB與OC為細繩。圖乙是在白紙上依據(jù)試驗結果畫出的圖。(1)假如沒有操作失誤,圖乙中的F與F'兩力中,方向肯定沿AO方向的是。

(2)本試驗采納的科學方法是。

A.志向試驗法B.等效替代法C.限制變量法D.建立物理模型法丙(3)本試驗用的彈簧測力計的單位為N,則圖丙的示數(shù)為N。

(4)為減小試驗誤差,下列措施正確的是。

A.兩條細繩的夾角必需很大B.彈簧測力計、細繩、橡皮筋都應與木板平面平行C.拉橡皮筋的細繩要稍長一些,標記同一條細繩的方向時兩標記點要適當近一些D.應盡量避開彈簧測力計與木板間的摩擦答案(1)F'(2)B(3)3.6(4)BD解析(1)F是通過作圖的方法得到的合力的理論值,而F'是通過一個彈簧測力計沿AO方向拉橡皮條,使橡皮條伸長到O點,使得一個彈簧測力計的拉力與兩個彈簧測力計的拉力效果相同,測量出的合力,故方向肯定沿AO方向的是F',由于誤差的存在F和F'方向并不在重合;(2)合力與分力是等效替代的關系,所以本試驗采納的等效替代法,故B項正確,A、C、D項錯誤。(3)該彈簧測力計,每1N被分成5格,則1格就等于0.2N,可估讀到0.1N,所以示數(shù)為3.6N;(4)畫平行四邊形時,夾角不宜太大也不宜太小,故A項錯誤;作圖時,我們是在白紙中作圖,作出的是力的圖示,若拉力傾斜,則作出圖的方向與實際力的方向有較大差別,同時應盡量避開彈簧測力計與木板間的摩擦,故彈簧測力計、細繩、橡皮筋都應與木板平面平行,故B、D項正確;為了更加精確地記錄力的方向,拉橡皮條的細繩要長些,標記同一條細繩的方向時兩標記點要適當遠一些,故C項錯誤。2.[2024天津,9(2),4分]某探討小組做“驗證力的平行四邊形定則”的試驗,所用器材有:方木板一塊,白紙,量程為5N的彈簧測力計兩個,橡皮條(帶兩個較長的細繩套),刻度尺,圖釘(若干個)。①詳細操作前,同學們提出了如下關于試驗操作的建議,其中正確的是。

A.橡皮條應和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上B.重復試驗再次進行驗證時,結點O的位置可以與前一次不同C.運用彈簧測力計時,施力方向應沿彈簧測力計軸線;讀數(shù)時視線應正對彈簧測力計刻度D.用兩個彈簧測力計互成角度拉橡皮條時的拉力必需都小于只用一個彈簧測力計時的拉力②該小組的同學用同一套器材做了四次試驗,白紙上留下的標注信息有結點位置O、力的標度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點,如下圖所示。其中對于提高試驗精度最有利的是。

答案①BC②B解析①為了使試驗結果更具有普遍性,在試驗過程中不應讓橡皮條的拉力方向具有特別的角度或位置,A錯誤;只要每一組試驗時用一個力和用兩個力拉的效果相同即可,即結點O的位置相同,不須要不同組試驗時結點O的位置都相同,B正確;運用彈簧測力計時,施力方向應沿彈簧測力計軸線;讀數(shù)時,視線應正對彈簧測力計刻度,C正確;合力可以大于任一分力,也可以等于分力,還可以小于任一分力,D錯誤。②A、D圖中選取的力的標度過大,導致畫力時,表示力的大小的線段太短,且A圖各點太近,確定力的方向誤差較大,不利于提高試驗精確度;B圖和C圖選用的標度相同,但C中力較小,故B符合題意。3.某試驗小組用如圖所示的器材驗證“力的平行四邊形定則”。在水平的圓形桌面上平鋪一張白紙,在桌子邊緣安裝三個光滑的滑輪,其中,滑輪P1固定在桌邊,滑輪P2、P3可沿桌邊移動。試驗步驟如下:A.在三根輕繩下掛上肯定數(shù)量的鉤碼,調整滑輪P2、P3的位置并使結點靜止;B.在白紙上描下結點的位置O和三根繩子的方向,以O點為起點,用同一標度作出三個拉力的圖示;C.以繞過滑輪P2、P3的繩的兩個力為鄰邊作平行四邊形,作出以O點為起點的平行四邊形的對角線,量出對角線的長度;D.檢驗對角線的長度和繞過滑輪P1的繩的拉力的圖示的長度是否一樣,方向是否在同一條直線上。(1)第一次試驗中,若一根繩掛的鉤碼質量為m,另一根繩掛的鉤碼質量為2m,則第三根繩所掛的鉤碼質量M應滿意關系:。

(2)其次次試驗時,變更滑輪P2、P3的位置和相應繩上鉤碼的數(shù)量,使結點靜止,繩的結點(選填“必需”或“不必”)與第一次試驗中白紙上描下的O點重合。試驗中,若桌面傾斜,(選填“會”或“不會”)影響試驗的結論。

答案(1)m<M<3m(2)不必不會解析(1)若一根繩掛的鉤碼質量為m,另一根繩掛的鉤碼質量為2m,則兩繩的拉力分別為mg、2mg,兩繩不共線,兩繩拉力的合力F的取值范圍是2mg-mg<F<2mg+mg,即mg<F<3mg,三繩拉力的合力為零,則第三根繩的拉力的范圍為mg<F3<3mg,第三根繩掛的鉤碼質量M應滿意關系m<M<3m。(2)本試驗中重復試驗時,只需調整P2、P3的位置和相應繩上鉤碼的數(shù)量使結點靜止即可,結點的位置可以變更。若桌面不水平,繩中拉力仍等于鉤碼重力,對試驗結論無影響。4.(2024湖南衡陽模擬)如圖所示,某試驗小組同學利用DIS試驗裝置探討支架上力的分解。A、B為兩個相同的雙向力傳感器,該型號傳感器在受到拉力時讀數(shù)為正,受到壓力時讀數(shù)為負。A連接質量不計的細繩,可沿固定的板做圓弧形移動。B固定不動,通過光滑鉸鏈連接長0.3m的桿。將細繩連接在桿右端O點構成支架。保持桿在水平方向,按如下步驟操作:(g取10m/s2)①測量細繩與水平桿的夾角∠AOB=θ;②對兩個傳感器進行調零;③用另一根繩在O點懸掛一個鉤碼,記錄兩個傳感器的示數(shù);④取下鉤碼,移動傳感器A變更θ角。重復上述試驗步驟,得到表格。F1/N1.0010.580…1.002…F2/N-0.868-0.291…0.865…θ30°60°…150°…(1)依據(jù)表格,A傳感器對應的是表中力(選填“F1”或“F2”)。鉤碼質量為kg(結果保留一位有效數(shù)字)。

(2)本試驗中多次對傳感器進行調零,對此操作說明正確的是。

A.因為事先遺忘調零B.何時調零對試驗結果沒有影響C.為了消退桿自身重力對結果的影響D.可以完全消退試驗的誤差答案(1)F10.05(2)C解析(1)A傳感器中的力均為正值,故A傳感器對應的是表中力F1。平衡時,mg=F1sinθ,當θ=30°時,F1=1.001N,可求得m≈0.05kg。(2)在掛鉤碼之前,對傳感器進行調零,目的是為了消退桿自身重力對結果的影響,故C正確。5.(2024云南昆明西山質檢)某學生試驗小組設計了一個“驗證力的平行四邊形定則”的試驗,裝置如圖甲所示,在豎直放置的木板上部旁邊兩側,固定兩個力傳感器,同一高度放置兩個可以移動的定滑輪,兩根細繩跨過定滑輪分別與兩力傳感器連接,在兩細繩連接的結點O下方懸掛鉤碼,力傳感器1、2的示數(shù)分別為F1、F2,調整兩個定滑輪的位置可以變更兩細繩間的夾角。試驗中運用若干相同的鉤碼,每個鉤碼質量均為100g,取g=9.8m/s2。(1)關于試驗,下列說法正確的是。

A.試驗起先前,須要調整木板使其位于豎直平面內B.每次試驗都必需保證結點位于O點C.試驗時須要記錄鉤碼數(shù)量、兩力傳感器的示數(shù)和三細繩的方向D.試驗時還須要用一個力傳感器單獨測量懸掛于O點鉤碼的總重力(2)依據(jù)某次試驗得到的數(shù)據(jù),該同學已經(jīng)依據(jù)力的圖示的要求畫出了F1、F2,如圖乙請你作圖得到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緣由。

答案見解析解析(1)試驗起先前,須要調整木板使其位于豎直平面內,以保證鉤碼重力等于細繩中的拉力,選項A正確;該裝置每次試驗不須要保證結點位于O點,選項B錯誤;試驗時須要記錄鉤碼數(shù)量、兩力傳感器的示數(shù)和三細繩的方向,選項C正確;懸掛于O點鉤碼的總重力可以依據(jù)鉤碼的質量得出,不須要力傳感器測量,選項D錯誤。(2)利用平行四邊形定則作出F1和F2的合力F。該合力方向不完全在豎直方向的可能緣由是定滑輪有摩擦、木板未豎直放置等。6.(2024安徽合肥高三一診)以下是某試驗小組探究“二力合成規(guī)律”的試驗過程。(1)首先進行如下操作:①如圖甲,輕質小圓環(huán)掛在橡皮條的一端,另一端固定,橡皮條的長度為GE;②如圖乙,通過兩個彈簧測力計共同拉動小圓環(huán)。小圓環(huán)在拉力F1、F2的共同作用下,位于O點,橡皮條伸長的長度為EO;③撤去F1、F2,改用一個力F單獨拉動小圓環(huán),仍使其位于O點,如圖丙。同學們發(fā)覺,力F單獨作用與F1、F2共同作用的效果是一樣的,都使小圓環(huán)在O點保持靜止。由于兩次橡皮條伸長的長度相同,即,所