(2015·山东卷)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。实验步骤:
①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向。
②如图甲所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧秤示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置记为O1、O2,记录弹簧秤的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)。每次将弹簧秤示数改变0.50 N,测出所对应的l,部分数据如下表所示:
F(N) | 0 | 0.50 | 1.00 | 1.05 | 2.00 | 2.50 |
l(cm) | l0 | 10.97 | 12.02 | 13.00 | 13.98 | 15.05 |
③找出②中F=2.50 N时橡皮筋两端的位置,重新记为O、O',橡皮筋的拉力记为FOO'。
④在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图乙所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端,使秤钩的下端达到O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB。
完成下列作图和填空:
(1)利用表中数据画出F–l图线,根据图线求得l0=_____cm。
(2)测得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,则FOA的大小为________N。
(3)根据给出的标度,作出FOA和FOB的合力F'的图示。
(4)通过比较F'与________的大小和方向,即可得出实验结论。
(2016·浙江卷)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中,测得图中弹簧OC的劲度系数为500 N/m。如图1 所示,用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验。在保持弹簧伸长1.00 cm不变的条件下。
(1)若弹簧秤a、b间夹角为90°,弹簧秤a的读数是______N(图2中所示),则弹簧秤b的读数可能为______N。
(2)若弹簧秤a、b间夹角大于90°,保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变,减小弹簧秤b 与弹簧OC的夹角,则弹簧秤a的读数________、弹簧秤b的读数_______。(填“变大”、“变小”或“不变”)
(2017·新课标全国Ⅲ卷)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上,如图(a)所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外),另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长。
(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由测力计读出。测力计的示数如图(b)所示,F的大小为_______N。
(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2 N和F2=5.6 N。
(i)用5 mm长度的线段表示1 N的力,以O为作用点,在图(a)中画出力F1、F2的图示,然后按平形四边形定则画出它们的合力F合;
(ii)F合的大小为_______N,F合与拉力F的夹角的正切值为________。
若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平行四边形定则。
为验证力的平行四边形定则,某同学将环形橡皮筋挂在弹簧秤钩上,用力拉使弹簧秤上的读数为2.00 N时,将橡皮筋两端的位置画在白纸上,记为O、O′,选择合适的标度作出橡皮筋拉力的大小和方向,记为FOO',如图甲所示。接着他在秤钩和两支圆珠笔上涂抹少许润滑油,用两支圆珠笔和秤钩将环形橡皮筋拉成三角形,使秤钩的下端仍到达O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB,如图乙所示。再将环形橡皮筋剪断,测得所受的拉力F与长度l之间的关系,如图丙所示。完成下列问题:
(1)测得OA=6.10 cm,OB=8.20 cm,AB=10.70 cm,则FOA的大小为_______N。
(2)选择相同的标度,下列按比例作出的FOA和FOB的合力F′的图示正确的是_______。
(3)通过比较F′与_______的大小和方向,即可得出实验结论。
(1)在“探究求合力的方法”的实验中,其中的两个步骤是:
①在水平放置的木板上垫一张白纸并固定好,把橡皮条的一端固定在木板上,另一端拴两根细线,通过细线同时用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条,使橡皮条与细线的结点达到某一位置O点,在白纸上记下O点和两个弹簧秤的读数F1和F2;
②只用一个弹簧秤通过细线拉橡皮条,使它的伸长量与用两个弹簧秤拉时伸长量一样,记下此时弹簧秤的读数F和细线的方向。
以上两步骤均有疏漏,请指出:
在①中是_________________________________________;
在②中是_________________________________________。
(2)某同学在研究“探究求合力的方法”的实验中,得出合力F的大小随夹角θ变化的规律如图所示,由图象及力的合成知识可求得两分力大小分别为______N、______N;它们的合力若是作用在一质量为2 kg的物体上(重力加速度g=10 m/s2)可使该物体获得的加速度范围为_____________。
为了较准确地测量某细线能承受的最大拉力,小聪、小明分别进行了如下实验:小聪在实验室里找到一把弹簧测力计,按图甲所示安装细线和测力计后,他用力缓慢竖直向下拉测力计,直到测力计的示数达到量程(细线没有断裂),读出测力计的示数F,将F记为细线能承受的最大拉力。
小明在实验室里还找到一把刻度尺和一个玩具小熊,接着进行了如下的操作:
①用刻度尺测出细线的长度L,用弹簧测力计测出玩具小熊的重力G;
②按图乙所示安装玩具小熊、细线(玩具小熊系在细线的中点);
③两手捏着细线缓慢向两边移动直到细线断裂,读出此时两手间的水平距离d;
④利用平衡条件算出结果。
在不计细线质量和伸长影响的情况下,请回答:
(1)小明算出的细线能承受的最大拉力是________(用L、G、d表示);_____(填“小聪”或“小明”) 同学的测量结果较准确。
(2)在小明两手捏着细线缓慢向两边移动的过程中,下列说法正确的是________。
A.细线上的拉力大小不变
B.细线上的拉力大小减小
C.细线上拉力的合力大小不变
D.细线上拉力的合力大小增大