實驗三探究兩個互成角度的力的合成規律1.“探究兩個互成角度的力的合成規律”的實驗裝置如圖所示.(1)某次實驗中,彈簧測力計的指針位置如圖所示.其中,細繩CO對O點的拉力大小為2.60N.

(2)請將圖中細繩CO和BO對O點兩拉力的合力F合畫在圖上.由圖求出合力的大小F合=5.1N.

[解析]如圖所示 (3)某同學對彈簧測力計中彈簧的勁度系數是多少很感興趣,于是,他將刻度尺與彈簧測力計平行放置,如圖所示,利用讀得的數據,他得出了彈簧的勁度系數.那么,該彈簧的勁度系數k=60(保留兩位有效數字)N/m.

[解析](1)由題圖可讀出細繩CO對O點的拉力大小為2.60N.(2)結合作圖可求得合力大小為5.1N.(3)彈簧測力計0刻度線對應5.0mm,2.60N對應48.0mm,由胡克定律F=kx解得k=ΔFΔ2.如圖所示,某實驗小組同學利用DIS實驗裝置研究支架上力的分解.A、B為兩個相同的雙向力傳感器,該型號傳感器在受到拉力時讀數為正,受到壓力時讀數為負.A連接質量不計的細繩,可在固定的板上沿圓弧移動.B固定不動,通過光滑鉸鏈連接長0.3m的桿.將細繩連接在桿右端O點構成支架.保持桿在水平方向,按如下步驟操作:①測量繩子與水平桿的夾角∠AOB=θ;②對兩個傳感器進行調零;③用另一根繩在O點懸掛一個鉤碼,記錄兩個傳感器的讀數;④取下鉤碼,移動傳感器A改變θ角;⑤重復上述實驗步驟,得到數據見下表.F1/N1.0010.580…1.002…F2/N-0.868-0.291…0.865…θ30°60°…150°…(1)根據表格數據,A傳感器對應的是表中力F1(選填“F1”或“F2”),鉤碼質量為0.05kg(g取10m/s2,結果保留一位有效數字).

(2)本實驗中在掛鉤碼之前,對傳感器進行調零,對此操作說明正確的是C(填選項前的字母).

A.因為事先忘記調零B.何時調零對實驗結果沒有影響C.為了消除橫桿自身重力對結果的影響D.可以完全消除實驗的誤差[解析](1)A傳感器中的力均為正值,故A傳感器對應的是表中力F1.平衡時,有mg=F1sinθ,當θ=30°時,有F1=1.001N,解得m=0.05kg.(2)在掛鉤碼之前,對傳感器進行調零,是為了消除橫桿自身重力對結果的影響,故C正確.3.某實驗小組用一只彈簧測力計和一個量角器等器材探究兩個互成角度的力的合成規律,設計了如圖所示的實驗裝置,固定在豎直木板上的量角器的直邊水平,橡皮筋的一端固定于量角器圓心O的正上方A處,另一端系繩套1和繩套2.主要實驗步驟如下:a.彈簧測力計掛在繩套1上豎直向下拉橡皮筋,使橡皮筋的結點到達O處,記下彈簧測力計的示數F;b.彈簧測力計掛在繩套1上,手拉著繩套2,緩慢拉橡皮筋,使橡皮筋的結點到達O處,此時繩套1沿0°方向,繩套2沿120°方向,記下彈簧測力計的示數F1;c.根據力的平行四邊形定則計算出繩套1的拉力F'1=①(用力F表示);

d.比較②,若在誤差允許的范圍內相同,則可初步驗證;

e.只改變繩套2的方向,重復上述實驗步驟.回答下列問題:(1)完成實驗步驟:①

33F;②F1和F'1(2)將繩套1由0°方向緩慢轉動到60°方向,同時繩套2由120°方向緩慢轉動到180°方向,此過程中保持橡皮筋的結點在O處不動,保持繩套1和繩套2的夾角為120°不變.關于繩套1的拉力大小的變化,下列結論正確的是A(填選項前的字母).

A.逐漸增大 B.先增大后減小C.逐漸減小 D.先減小后增大[解析](1)由平行四邊形定則可知,繩套1的拉力F'1=Ftan30°=33F,通過比較F1和F'1,若在誤差允許的范圍內相同,則可初步驗證(2)兩個繩套在轉動過程中,合力保持不變,根據平行四邊形定則畫出力的示意圖,如圖所示.由圖可知,繩套1的拉力逐漸增大,故A正確.4.用如下的器材和方法可以驗證“力的平行四邊形定則”,在圓形桌子的透明桌面上平鋪一張白紙,在桌子邊緣安裝三個光滑的滑輪,其中,滑輪P1固定在桌子邊,滑輪P2、P3可沿桌邊移動.第一次實驗中,步驟如下:A.在三根輕繩下掛上一定數量的鉤碼,并使結點O靜止;B.在白紙上描下O點的位置和三根輕繩的方向,以O點為起點,作出三根輕繩拉力的圖示;C.以繞過P2、P3繩的兩個力為鄰邊作平行四邊形,作出O點為起點的平行四邊形的對角線,量出對角線的長度;D.檢驗對角線的長度和繞過P1繩拉力的圖示的長度是否一樣,方向是否在一條直線上.(1)這次實驗中,若一根繩掛的質量為m,另一根繩掛的質量為2m,則第三根繩掛的質量一定大于m且小于3m.

(2)第二次實驗時,改變滑輪P2、P3的位置和相應繩上鉤碼的數量,使結點平衡,繩的結點不必(選填“必須”或“不必”)與第一次實驗中白紙上描下的O點重合.實驗中,若桌面不水平不會(選填“會”或“不會”)影響實驗的結論.

[解析](1)第一次實驗中,若一根繩掛的質量為m,另一根繩掛的質量為2m,則第三根繩掛的質量范圍在m~3m