Question

8．（1）甲、乙和丙三位同學(xué)做“互成角度的兩個(gè)力的合成”的實(shí)驗(yàn)，所用彈簧測力計(jì)的量程為0～5N，他們都把橡皮條的一端固定在木板上的A點(diǎn)，橡皮條的另一端通過細(xì)繩連接彈簧測力計(jì)，用兩個(gè)彈簧測力計(jì)把橡皮條的另一端拉到某一確定的O點(diǎn)，如圖1所示，此時(shí)細(xì)繩都與平板平行，用F₁和F₂表示拉力的方向和大�。�

甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)中的F₁和F₂的方向互相垂直，F(xiàn)₁=2.8N、F₂=3.5N；
乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)中的F₁和F₂方向間的夾角約為30°，F(xiàn)₁=F₂=4.0N；
丙同學(xué)實(shí)驗(yàn)中的F₁和F₂方向間的夾角約為120°，F(xiàn)₁=F₂=4.0N．這三位同學(xué)中操作不合適的是哪一位？并說明原因．乙，F(xiàn)₁、F₂的合力已超出彈簧測力計(jì)的量程．
（2）若丁同學(xué)對本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)置如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置，彈簧測力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物M．彈簧測力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置．分別讀出彈簧測力計(jì)A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向．在實(shí)驗(yàn)操作過程中，改變拉力，重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求O點(diǎn)不一定（“一定”或“不一定”）靜止在同一位置．在某次實(shí)驗(yàn)中，若該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測力計(jì)A的指針稍稍超出量程，請你提出兩條解決辦法：
①減小合力的大小，即減小M的質(zhì)量，②減小OA與豎直線之間的夾角，使彈簧測力計(jì)A處于量程以內(nèi)．

Answer 1

分析 （1）抓住彈簧測力計(jì)的量程，通過平行四邊形定則求出合力的大小，從而判斷彈簧測力計(jì)能否測量合力的大�。�
（2）明確實(shí)驗(yàn)原理圖，彈簧測力計(jì)A掛于固定點(diǎn)，下端用細(xì)線掛一重物．當(dāng)彈簧測力計(jì)B一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，當(dāng)向左拉使結(jié)點(diǎn)靜止于某位置．彈簧測力計(jì)A和B的示數(shù)分別為兩細(xì)線的力的大小，同時(shí)畫出細(xì)線的方向即為力的方向．雖懸掛重物的細(xì)線方向確定，但大小卻不知，所以要測重物重力．當(dāng)結(jié)點(diǎn)靜止于某位置時(shí)，彈簧測力計(jì)B的大小與方向就已確定了．原因是掛重物的細(xì)線大小與方向一定，而彈簧測力計(jì)A大小與方向也一定，所以兩力的合力必一定．當(dāng)出現(xiàn)超出彈簧測力計(jì)A的量程時(shí)，通過改變其中一個(gè)力大小或另一個(gè)力方向來達(dá)到此目的．

解答 解：
（1）由兩分力的大小及對應(yīng)的角度可得其合力的大小，故可知乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)中F₁、F₂的合力已超出彈簧測力計(jì)的量程，所以操作不正確的是乙同學(xué)．
（2）在實(shí)驗(yàn)操作過程中，改變拉力，重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)時(shí)，A的拉力變化，重物的重力已確定，則B的示數(shù)會(huì)變化，但B的方向不變，所以O(shè)點(diǎn)位置也會(huì)變化，不一定靜止在同一位置，
當(dāng)彈簧測力計(jì)A超出其量程，則說明彈簧測力計(jì)B與重物這兩根細(xì)線的力的合力已偏大．又由于掛重物的細(xì)線力的方向已確定，所以要么減小重物的重量，要么改變測力計(jì)A拉細(xì)線的方向，或改變彈簧測力計(jì)B拉力的大小，從而使測力計(jì)A不超出量程．
故答案為：（1）乙；F₁、F₂的合力已超出彈簧測力計(jì)的量程；（2）不一定； 減小合力的大小，即減小M的質(zhì)量； 減小OA與豎直線之間的夾角，使彈簧測力計(jì)A處于量程以內(nèi)

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道“互成角度的兩個(gè)力的合成”實(shí)驗(yàn)的原理，知道用兩根彈簧秤拉和用一根彈簧秤拉，都必須將繩子的結(jié)點(diǎn)拉到同一點(diǎn)，保證產(chǎn)生相同的作用效果．通過作出力的圖示來驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”，重點(diǎn)是如何準(zhǔn)確作出力的圖示．同時(shí)值得注意其中有一力大小與方向均已一定，從而減少實(shí)驗(yàn)的操作步驟