Question

4．在“探究求合力的方法”實驗中，可以設(shè)計不同的方案探究．以下是甲、乙兩位同學設(shè)計的兩個實驗方案，
（1）甲同學設(shè)計的方案如圖1，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鉤住繩套，并互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點到達某一位置O．

①某同學在做該實驗時認為：
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，彈簧測力計、橡皮條、細繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行
C．橡皮條彈性要好，拉結(jié)點到達某一位置O時，橡皮條方向必須在兩細繩夾角的角平分線上
D．拉力F₁和F₂的夾角越大越好
其中正確的是AB（填入相應(yīng)的字母）
②若某次測量中兩個彈簧測力計的讀數(shù)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：合力為4$\sqrt{2}$N＞5N，超出了彈簧測力計的量程．
（2）乙同學在家中用三根相同的橡皮筋（遵循胡克定律）來探究求合力的方法，如圖2所示，三根橡皮筋在O點相互連接，拉長后三個端點用圖釘固定在A、B、C三點．在實驗中，可以通過刻度尺測量橡皮筋的長度來得到橡皮筋的拉力大小，并通過OA、OB、OC的方向確定三個拉力的方向，從而探究求其中任意兩個拉力的合力的方法．在實驗過程中，下列說法正確的是AD．
A．實驗需要測量橡皮筋的長度以及橡皮筋的原長
B．為減小誤差，應(yīng)選擇勁度系數(shù)盡量大的橡皮筋
C．以O(shè)B、OC為兩鄰邊做平行四邊形，其對角線必與OA在一條直線上且兩者長度相等
D．多次實驗中O點不必是同一位置．

Answer 1

分析 （1）①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，為了減小誤差，拉力需大一些，夾角適當大一些，不能太大，也不能太小．
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．
（2）由題意可知該實驗利用了共點力的平衡來驗證力的平行四邊形定則，該實驗中需要記錄各力的大小和方向，各力的大小可以通過橡皮筋的伸長量來表示．

解答 解：（1）①A、在實驗中要減小拉力方向的誤差，應(yīng)讓標記同一細繩方向的兩點盡量遠些，故細繩應(yīng)該長一些，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有較大差別，故應(yīng)使各力盡量與木板面平行，故B正確；
C、橡皮條彈性要好，拉結(jié)點到達某一位置O時，拉力與拉力的夾角應(yīng)適當大些，但橡皮條方向不必須在兩細繩夾角的角平分線上，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(dǎo)致作圖困難，也會增大偶然誤差，故D錯誤．
故選：AB．
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．
（2）A、需要知道橡皮筋的伸長量才能表示橡皮筋的彈力，故應(yīng)該測量橡皮筋的原長，故A正確；
B、為了減小誤差，橡皮筋的伸長量應(yīng)該大些，故應(yīng)選擇勁度系數(shù)稍小的橡皮筋，故B錯誤；
C、由于橡皮筋的彈力與它的長度不成正比，所以O(shè)B、OC彈力的合力方向與以O(shè)B、OC為兩鄰邊做平行四邊形的對角線不重合，故C錯誤；
D、不同的O點依然滿足任意兩個橡皮筋彈力的合力與第三個橡皮筋彈力等大反向的特點，所以即使O點不固定，也可以探究求合力的方法，故D正確．
故選：AD．
故答案為：（1）①AB； ②不能； 合力為4$\sqrt{2}$N＞5N，超出了彈簧測力計的量程； （2）AD．

點評 本題主要考查驗證力的平行四邊形定則的誤差分析及數(shù)據(jù)的處理，應(yīng)通過實驗原理及數(shù)據(jù)的處理方法去思考減少實驗誤差的方法．