例1 某同学用钩码和弹簧测力计做“验证力的平行四边形定则”实验。 (1)请将实验内容补充完整: A.将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上,在另一端绑上两根系有细绳套的细线。 B.其中一根细线挂上5个质量相等的钩码(每个钩码质量均为50 g),使橡皮筋拉伸,如图甲所示,记录 、结点的位置O和细线方向。? 甲 乙 C.将图甲中钩码取下一个,并将细线用一光滑铁钉B(可随时固定)支开,在另一细线上挂上弹簧测力计,使两细线成一定角度,拉弹簧测力计,如图乙所示,图中α、β可测定,当=时,橡皮筋正好位于竖直方向且橡皮筋与细线结点的位置与步骤B中结点的位置O重合,此时弹簧测力计的示数应为 N(当地重力加速度g=10 m/s2)。? (2)本实验采用的科学方法是 。? A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.建立物理模型法 答案 (1)钩码的个数(细线上的拉力) 1.5 (2)B 解析 (1)由实验原理可知本实验利用等效替代法来验证“力的平行四边形定则”,题图甲中钩码的重力大小即合力大小,细线方向即合力方向,所以应记录钩码的个数(细线上的拉力)、结点O的位置和细线方向,在用钩码和弹簧测力计一起拉橡皮筋时,一定要将橡皮筋与细线结点的位置与步骤B中结点的位置O重合,此时应记录钩码个数、弹簧测力计示数及对应的细线方向,分析题图乙中结点的受力情况可得水平方向有4mg cos α=F cos β,代入数据得弹簧测力计的示数应为F=3mg=1.5 N。 (2)由(1)知是等效替代法。 变式1 (2019安徽六安一中综合训练)在“验证力的平行四边形定则”实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上两根细绳套,如图甲所示,实验中先用两个弹簧测力计分别钩住绳套,并互成角度地拉橡皮条,把橡皮条的一端拉到O点,用铅笔描下O点位置和两个细绳套的方向,并记录弹簧测力计的读数,然后只用一个弹簧测力计,通过细绳套再次把橡皮条的一端拉到O点,记下弹簧测力计的读数F'和细绳套的方向,作出三个力的图示,如图乙所示。 (1)下列说法正确的是( ) A.实验中两个细绳套应适当长一些,可以减小实验误差 B.在用力拉弹簧测力计时,拉力应沿弹簧测力计的轴线方向 C.在同一次实验中,作力F1、F2的图示时,必须选取同样的标度,而作力F'的图示时,可以选取不同的标度 D.最后,连接F1、F2和F'三个力的末端,验证所得图形是不是平行四边形 (2)甲同学在做这个实验的时候,两个弹簧测力计的量程都是0~10 N,他把弹簧测力计校零之后,先测量一个质量为1 kg的物体的重力,发现弹簧测力计的示数为8.2 N,换用另外一个弹簧测力计测量这个物体的重力,发现示数还是8.2 N,测量重力的操作都是正确的,如果用这两个弹簧测力计进行实验,对实验结果有影响吗? (填“有”或“没有”)。乙同学实验后才发现忘记对这两个弹簧测力计校零,他把两个弹簧测力计平放在实验台上,发现两个弹簧测力计的示数都是0.3 N,乙同学使用的弹簧测力计对实验结果有影响吗? (填“有”或“没有”)。? 答案 (1)AB (2)没有 有 解析 (1)拉橡皮条的细绳套适当长一些,方便画出力的方向,可以减小误差,故A项正确;在用力拉弹簧测力计时,拉力应沿弹簧测力计的轴线方向,否则会影响拉力大小,故B项正确;在同一次实验中,作力F1、F2的图示时,必须选取同样的标度,而作力F'的图示时,也必须选取同样的标度,故C项错误;应该是以F1、F2为邻边作出平行四边形,过O点作出平行四边形的对角线,该对角线表示合力,比较合力和F'的关系,故D项错误。 (2)用两个校零后的弹簧测力计测量同一个物体的重力发现示数相等,用这两个弹簧测力计进行实验,拉力和示数之比相等,对实验结果没有影响;若两个弹簧测力计测量前都没有校零,且没有拉力时弹簧测力计的示数都是0.3 N,则用此弹簧测力计测量时,弹力的大小应等于示数减去0.3 N, ... ...
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