Question

11．李明同學在做《互成角度的兩個力的合成》實驗時，利用坐標紙記下了橡皮筋的結點位置O點以及兩只彈簧秤拉力的大小如圖（a）所示，
（1）試在圖（a）中作出無實驗誤差情況下F₁和F₂的合力圖示，并用F表示此力．
（2）該實驗中若兩個彈簧秤的讀數均為4N，且兩彈簧秤拉力的方向相互垂直，則不能（選填“能”或“不能”）用一個量程為5N的彈簧秤測量出它們的合力，理由是這兩個力的合力大小超出了彈簧秤的量程．
（3）有關此實驗，下列敘述正確的是AB．
A．拉橡皮條的繩細一些且長一些，實驗效果較好
B．拉橡皮條時，彈簧秤、橡皮條、細繩應貼近木板且與木板平面平行
C．橡皮條彈性要好，拉結點到達某一位置O時，拉力要適當大些
D．拉力F₁和F₂的夾角越大越好
（4）圖（b）所示是李明和張華兩位同學在做以上實驗時得到的結果，其中哪一個實驗比較符合實驗事實？（力F′是用一只彈簧秤拉時的圖示）
答：張華．

Answer 1

分析 （1）以F₁和F₂為鄰邊作平行四邊形，通過O點的對角線表示合力F；
（2）由平行四邊形定則可得出兩拉力的合力大小，比較拉力與彈簧秤的量程則可知5N量程的彈簧秤是否可用；
（3）本實驗采用“等效法”，即要求兩次拉橡皮筋的效果相同，對于兩彈簧拉力大小以及夾角大小沒有具體要求，只要便于作圖以及減小誤差即可，因此在實驗中盡量減小力的測量及作圖中出現的誤差；
（4）明確實驗理論值和實驗值之間的關系即可正確解答．

解答 解：（1）以F₁和F₂為鄰邊作平行四邊形，與F₁和F₂共點的對角線表示合力F，標上箭頭，如下圖所示．

（2）兩力均為4N，且相互垂直，則其合力大小為F=4$\sqrt{2}$N≈5.6N＞5N，合力超過了彈簧秤的量程；故彈簧秤無法測出物體所受的合力，故不能使用；
（3）A、兩根細線應適當長些，便于減小力的方向測量的誤差，故A正確；
B、作圖時，我們是在白紙中作圖，做出的是水平力的圖示，若拉力傾斜，則作出圖的方向與實際力的方向有較大差別，故應使各力盡量與木板面平行，故B正確；    
C、根據平行四邊形定則可知，合力不變，只增大一個分力的大小時，另一個分力的大小和方向都變化，故C錯誤；
D、兩個拉力的夾角過大，合力會過小，量取理論值時相對誤差變大，夾角太小，會導致作圖困難，也會增大偶然誤差，故D錯誤；
故選：AB．
（4）用平行四邊形定則求出的合力可以與橡皮條拉力的方向有偏差，但用一只彈簧測力計拉結點的拉力與橡皮條拉力一定在同一直線上，故張華作的符合實驗事實符合實驗事實．
故答案為：（1）如圖所示，（2）不能；這兩個力的合力大小超出了彈簧秤的量程；（3）AB，（4）張華

點評 解答實驗的出發(fā)點為明確實驗原理、實驗步驟、數據處理，本題中主要考查驗證力的平行四邊形定則的誤差分析及數據的處理，應通過實驗原理及數據的處理方法去思考減少實驗誤差的方法．