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必修1
第三章 相互作用
3.4 力的合成
探究两个互成角度的力的合成规律
某兴趣小组在做“验证平行四边形定则”实验时,先将木板平放在水平桌面上,在木板上铺上白纸并用图钉固定,用以记录力的大小和方向,又进行了以下主要步骤:
①如图$1$所示,将橡皮条一端固定在木板上的$A$点,另一端与一轻质小圆环连接,在小圆环上拴两根绳套;
②用两个弹簧测力计分别钩住绳套,使之互成一定角度地向外拉小圆环,使小圆环到达某一位置,标记为$O$,同时记录细绳的方向和两个弹簧测力计的示数$F_{1}$、$F_{2}$;
③撤掉其中一个弹簧测力计,用另一个弹簧测力计拉小圆环,使小圆环再次到达$O$点,记录此时细绳的方向和弹簧测力计的示数$F'$。
请回答:
下列实验操作中有必要并且正确的是$(\quad\ \ \ \ )$(填选项序号)。
实验前必须测量橡皮条的长度
","两弹簧测力计必须垂直且示数要相等
","使用弹簧测力计时,弹簧测力计要与木板平行
"]$\rm A$.实验中需要用到拉力的大小与方向,其中方向为细线的方向,大小由弹簧测力计直接读出,因此不需要测量橡皮条原长,$\rm A$错误;
$\rm B$.实验中对两拉力的大小和方向均没有要求,故两弹簧测力计既不需要一定垂直也不需要示数一定相等,$\rm B$错误;
$\rm C$.为了减少弹簧测力计的测量误差,使用弹簧测力计时,应使弹簧测力计与木板平面平行,$\rm C$正确。
故选:$\rm C$。
步骤③中用一个弹簧测力计拉小圆环,使之再次到达$O$点,目的是 。
步骤③中“改用一个测力计单独拉住小圆环,使之再次到达$O$点”,这样做的目的是保证两次拉动小圆环时产生的作用效果相同。
步骤②中,某次测量其中一个弹簧测力计的指针如图$2$所示,则其示数为 $\;\rm N$。
弹簧测力计的分度值为$0.1\;\rm N$,结合图$2$可知示数为$2.40$。
某次实验中两弹簧测力计的示数分别为$F_{1}=3.00\;\rm N$和$F_{2}=4.00\;\rm N$,请在图$3$方框中利用平行四边形定则作出$F_{1}$、$F_{2}$和二者合力$F$的力的图示(所需标度已给定) ,并由所作图示可以得到合力$F$的大小为 $\;\rm N$(结果保留$2$位有效数字)。
;$6.0$
用线段的长短表示出$F_{1}$、$F_{2}$的大小,以这两条边为邻边,作出平行四边形
对角线即表示$F$的大小,通过测量、计算得$F=6.0\;\rm N$
某次实验操作如图$1$所示,此时$F_{1}$、$F_{2}$的夹角为$90^\circ$,现保持该角度不变,顺时针缓慢转动两弹簧测力计一定角度,为保持$O$点位置不变,则此过程中两弹簧测力计的示数如何变化$(\quad\ \ \ \ )$(填选项序号)。
$F_{1}$变大,$F_{2}$变小
","$F_{1}$变大,$F_{2}$变大
","$F_{1}$变小,$F_{2}$变小
","$F_{1}$变小,$F_{2}$变大
"]保持$O$点位置不变,则$F_{1}$、$F_{2}$的合力不变,且两力之间夹角始终为$90^\circ$不变,如图所示,在圆中,直径表示合力$F$,直径所对圆周角为$90^\circ$,顺时针转动。可以看出$F_{1}$变小,$F_{2}$变大。
故选:$\rm D$。
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