Question

14．在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上兩根細繩，細繩的另一端都有繩套．實驗中需用兩個彈簧測力計分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一位置O．
（1）以下操作中錯誤的有ACD（不定項選擇）
A．同一實驗過程中，O點位置可以移動
B．實驗中，測力計必須保持與木板平行，讀數時視線要正對測力計刻度
C．實驗中，先將一個測力計沿某一方向拉到最大量程，然后只需調整另一測力計的大小和方向，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，兩個測力計之間的夾角一定取90°，以便算出合力的大小
（2）若兩個彈簧測力計的讀數均為4N，且兩彈簧測力計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的彈簧測力計測量出它們的合力，理由是合力超過了彈簧秤的量程．
（3）某小組得出如圖2所示的圖（F與AO共線），圖中F′是F₁與F₂合成的理論值；F是F₁與F₂合成的實際值，在實驗中如果將兩個細繩套換成兩根橡皮條，那么實驗結果將不變（填“變小”、“變大”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）本實驗的目的是驗證力的平行四邊形定則，研究合力與分力的關系，而合力與分力是等效的．本實驗采用作合力與分力圖示的方法來驗證，根據實驗原理和方法來選擇；
（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）該實驗采用了“等效法”，由于實驗誤差的存在，導致F₁與F₂合成的實際值（通過平行四邊形定則得出的值），與理論值（實際實驗的數值）存在差別，只要O點的作用效果相同，是否換成橡皮條不影響實驗結果

解答 解：A、要保證兩個彈簧稱的拉力與一個彈簧稱的拉力效果相同，橡皮條要沿相同方向伸長量相同，則O點的位置應固定．故A錯誤；
B、本實驗是在水平面作力的圖示，為了減小誤差彈簧測力計必須保持與木板平行，讀數時視線要正對彈簧測力計的刻度．故B正確．
C、本實驗，彈簧稱的拉力應不超過量程，兩個彈簧稱拉力的大小沒有要求，只要使兩次效果相同就行，故C錯誤．
D、本實驗只要使兩次效果相同就行，兩個彈簧稱拉力的方向沒有限制．故D錯誤．
本題選錯誤的，故選：ACD
（2）兩力均為4N，且相互垂直，則其合力大小為F=$4\sqrt{2}$N＞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）F₁與F₂合成的理論值是通過平行四邊形定則算出的值，而實際值是單獨一個力拉O點的時的值，因此F是F₁與F₂合成的實際值，F′是F₁與F₂合成的理論值，由于O點的作用效果相同，將兩個細繩套換成兩根橡皮條，不會影響實驗結果．
故答案為：（1）ACD；（2）不能；合力超過了彈簧秤的量程；（3）F′；F；不變

點評 本實驗采用是等效替代的思維方法．實驗中要保證一個合力與兩個分力效果相同，結點O的位置必須相同，難度適中．