[實驗(三)]探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律________________________________________________________________________(每題10分，建議用時：50分鐘)1．(10分)在“互成一定角度的兩個力的合成”實驗中，某同學將橡皮條一端固定在黑板上，另一端通過細繩套用兩個彈簧測力計互成角度地拉橡皮條，某次拉動時讓彈簧測力計A沿水平方向，另一個測力計B斜向下，如圖甲所示。如果稍增大測力計A的拉力大小，而保持拉力方向及O點位置不變，需要調節(jié)測力計B的大小及方向，則測力計B應該__________轉動(填順時針、逆時針或方向不動)；測力計B的拉力大小______(填增大、減小或不變)。該同學的另一次實驗結果如圖乙所示，其中O為橡皮條與細繩結點的位置。圖中__________是力F1與F2的合力的理論值，________是力F1和F2的合力的實際值。(填F或F′)解析：保持O點位置不變，F(xiàn)1、F2的合力不變，由平行四邊形定則可知，保持F1方向不變，大小增大，F(xiàn)2需繞O點逆時針轉動，同時使F2的大小增加。按照平行四邊形定則作圖獲得的合力為理論合力，即F是F1與F2的合力的理論值；與橡皮條在同一條直線上對應的拉力為合力的實際值，即F′是力F1和F2的合力的實際值。答案：逆時針增大FF′2．(10分)(2023·黑龍江哈師大附中模擬)某同學利用如圖甲所示的裝置來驗證力的平行四邊形定則，該同學的實驗步驟為：(1)在豎直木板上鋪上白紙，木板上固定兩個光滑的定滑輪，兩個物塊通過輕繩被彈簧測力計拉住而處于靜止狀態(tài)，O為OA、OB、OC三根輕繩的結點，此時彈簧測力計讀數(shù)如圖乙所示，則F彈＝________N；(3分)(2)此實驗還需記錄的有__________；(3分)A．兩個物塊的重力B．OA、OB、OC的方向C．OA、OB、OC的長度(3)由記錄的物理量選擇合適的標度畫平行四邊形來驗證結論是否成立；(4)改變彈簧測力計拉力F彈的大小，重復實驗，再次驗證力的平行四邊形定則時，__________(填“需要”或“不需要”)保證結點O的位置與第一次相同。(4分)解析：(1)彈簧測力計讀數(shù)為4.0N。(2)驗證力的平行四邊形定則須測量合力和分力的大小和方向，故選AB。(4)因為每一次都是獨立的實驗，對繩結受力平衡即可，故不需要保證結點O的位置與第一次相同。答案：(1)4.0(2)AB(4)不需要3．(10分)如圖所示，某實驗小組同學利用DIS實驗裝置研究支架上力的分解，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為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：①測量繩子與水平桿的夾角∠AOB＝θ②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，記錄兩個傳感器的讀數(shù)④取下鉤碼，移動傳感器A改變θ角重復上述實驗步驟，得到表格。F1/N1.0010.580…1.002…F2/N－0.868－0.291…0.865…θ30°60°…150°…(1)根據(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(g取10m/s2，結果保留1位有效數(shù)字)。(4分)(2)本實驗中多次對傳感器進行調零，對此操作說明正確的是________。(3分)A．因為事先忘記調零B．何時調零對實驗結果沒有影響C．為了消除橫桿自身重力對結果的影響D．可以完全消除實驗的誤差(3)實驗中，讓A傳感器沿圓心為O的圓弧形(而不是其他形狀)軌道移動的主要目的是________。(3分)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．方便改變細繩與桿的夾角θ解析：(1)A傳感器中的力均為拉力，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，F(xiàn)1＝1.001N，可求得m≈0.05kg。(2)在掛鉤碼之前，對傳感器進行調零，是為了消除橫桿自身重力對結果的影響，故C正確。(3)讓A傳感器沿圓心為O的圓弧形軌道移動的過程中，傳感器與O點的距離保持不變，即O點位置保持不變，故A、B、D錯誤，C正確。答案：(1)F10.05(2)C(3)C4．(10分)(2023?湖南衡陽模擬)某研究小組做“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”的實驗，所用器材有：方木板一塊、白紙、量程為5N的彈簧測力計一個、橡皮條(帶兩個較長的細繩套)、鉛筆、圖釘(若干個)以及直尺一把。用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上，將橡皮條的一端固定在板上一點A，兩個細繩套系在橡皮條的另一端。主要實驗步驟如下：(1)用彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結點拉到位置O，并用鉛筆在白紙上描下O點。記錄測力計的示數(shù)F1如圖2所示，則彈簧測力計讀數(shù)F1＝________N。(3分)(2)如圖3所示，虛線OA′是直線AO的延長線，過O點作OA的垂線OB，并把一條細繩套另一端固定在B點，然后用彈簧測力計拉住另一個細繩套，緩慢把橡皮條再次拉到O點，在紙上記錄下AO、BO、OA′，此時彈簧測力計拉力方向OC如圖4所示，并在圖4中OA′線上適當位置找一點D，過D作OA′的垂線，與OC交于E點，則要較方便地達到實驗目的，應該記錄彈簧測力計的示數(shù)F2、OE的長度及________長度。(3分)(3)如果兩次測量中彈簧測力計的示數(shù)F1、F2以及(2)中測量值之間滿足關系式__________，則可以說明此次實驗中力的合成遵循平行四邊形定則。[用(1)(2)中所測得物理量字母符號表示](4分)解析：(1)圖2中最小分度為0.2N，則讀出彈簧測力計讀數(shù)為F1＝3.4N。(2)為了驗證F1、F2是否滿足平行四邊形定則，則需要知道兩個力的大小是否滿足三角函數(shù)關系，因此需要知道OD長度。(3)若F1、F2滿足平行四邊形定則，兩次測量中彈簧測力計的示數(shù)F1、F2之間的關系應滿足F1＝F2cosθ由幾何關系得cosθ＝eq\f(OD,OE)聯(lián)立解得F1＝F2eq\f(OD,OE)。答案：(1)3.4(2)OD(3)F1＝F2eq\f(OD,OE)5．(10分)如圖甲所示，某實驗小組用如下器材驗證力的合成遵循平行四邊形定則。先將傳感器A固定，把拴著重物C的橡皮筋掛在傳感器A上，穩(wěn)定后，記錄傳感器A的示數(shù)FA＝3.00N，并測出此時橡皮筋的長度為l1＝20.00cm。再用一輕繩連接重物C與傳感器B，水平向右拉動傳感器B，如圖乙所示，穩(wěn)定后，分別記錄兩傳感器A、B的示數(shù)FA′＝5.00N、FB＝4.10N，并測出此時橡皮筋的長度為l2＝24.00cm。(1)請在圖丙中用力的圖示法作出FA、FB的合力F合，通過對比F合與FA′的大小和方向得出力的合成遵循平行四邊形定則________。(4分)(2)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)求出該橡皮筋的勁度系數(shù)k＝________N/cm，橡皮筋的原長l0＝________cm。(6分)解析：(1)根據(jù)題意可知物體的重力為G＝3.00N，根據(jù)力的圖示法作出合力。(2)開始時，根據(jù)胡克定律G＝k(l1－l0)代入數(shù)據(jù)有3.00＝k(20.00－l0)連接傳感器B后，有FA′＝k(l2－l0)代入數(shù)據(jù)有5.00＝k(24.00－l0)聯(lián)立解得l0＝14.00cmk＝0.5N/cm。答案：(1)見解析圖(2)0.514.006．(10分)(2023?重慶模擬)某同學做“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”的實驗，主要實驗步驟如下：①輕質光滑小圓環(huán)(可視為質點)掛在橡皮條的一端，另一端固定，橡皮條剛好伸直無彈力，長度為GE；②用手通過兩個彈簧測力計共同拉動小圓環(huán)，小圓環(huán)受到拉力F1、F2的共同作用，處于O點，記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)并記錄其方向；③撤去F1、F2，改用一個彈簧測力計單獨拉住小圓環(huán)，____________________，讀出彈簧測力計的示數(shù)F并記錄其方向；(2分)④做出三力的圖示，猜想它們的關系，再用作圖工具進行檢驗，并改變拉力F1、F2的大小和方向，重做上述實驗，驗證猜想。(1)其中步驟③中，橫線上應填入的內容是____________________________________。(2分)(2)本實驗采用的科學方法是________。(2分)A．理想實驗法B．控制變量法C．等效替代法D．轉換法(3)實驗用的彈簧測力計標記的單位為N，某次實驗如圖丙所示，則測力計示數(shù)F1＝__________N，欲使F1大小和小圓環(huán)位置不變，F(xiàn)2稍增加，下列方法可行的是________。(4分)A.F1繞O點順時針稍轉動、F2繞O點順時針稍轉動B.F1繞O點逆時針稍轉動、F2繞O點順時針稍轉動C.F1繞O點順時針稍轉動、F2繞O點逆時針稍轉動D.F1繞O點逆時針稍轉動、F2繞O點逆時針稍轉動解析：(1)步驟③是只用一個彈簧測力計，將小圓環(huán)拉到同一位置O點，使F的