某同学做“验证力的平行四边形定则”实验的情况如下图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳,图乙是在白纸上根据实验结果画出的图
(1)关于此实验的下列说法中正确的是_______ .
A. 同一次实验中,O点位置不允许变动
B. 实验中,只需记录弹簧测力计的读数和O点的位置
C. 实验中,把橡皮筋的另一端拉到O点时,两个弹簧测力计之间的夹角必须取90°
D. 实验中,要始终将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程,然后调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向,把橡皮筋另一端拉到O点
(2)图乙中的F与F′两力中,方向一定沿AO方向的是________.
(3)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.
AC F′ B
【详解】
(1)A.本实验采用的是等效替代的方法,同一次实验中,O点位置不允许变动,故A正确;
B、实验中,需记录弹簧测力计的读数和O点的位置,以及拉力方向,故B错误;
C、实验中,把橡皮筋的另一端拉到O点时,两个弹簧测力计之间的夹角适当大一些,不一定等于90度,故C错误。
D、本实验只要达到效果相同,对弹簧称拉力的大小没有要求,不需要将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程,故D错误;
(3)合力的实际测量值为一个弹簧拉绳套时的弹簧的弹力大小和方向,而理论值是通过平行四边形定则得到的值,所以图乙中的F与两力中,方向一定沿AO方向的是;
(4)合力与分力是等效替代的关系,所以本实验采用的等效替代法,故ACD错误,B正确.
点睛:本实验采用的是等效替代的方法,即一个合力与几个分力共同作用的效果相同,可以互相替代;解答实验的出发点为明确实验原理、实验步骤、数据处理,明确合力和分力之间的关系,同时注意应用所学物理基本规律解决实验问题.
力的运算法则:
1.平行四边形定则
作用在同一点的两个互成角度的力的合力,不等于两分力的代数和,而是遵循平行四边形定则。如果以表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形,那么合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示,这叫做力的平行四边形定则,如图所示。
2.三角形定则和多边形定则如图(a)所示,两力F1、F2合成为F的平行四边形定则,可演变为(b)图,我们将(b)图称为三角形定则合成图,即将两分力F1、F2首尾相接,则F就是由F,的尾端指向F2的首端的有向线段所表示的力。
如果是多个力合成,则由三角形定则合成推广可得到多边形定则,如图为三个力F1,F2、F3的合成图,F 为其合力。
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