【典例1】某实验小组用橡皮条与弹簧测力计验证“力的平行四边形定则”,实验装置如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。
(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图甲中弹簧测力计的示数为____________ N。
(2)实验时,主要的步骤是:
A.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上
B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套
C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O。读出两个弹簧测力计的示数
D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F合
E.只用一只弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F合′的图示
F.比较F合′和F合的大小和方向,看它们是否相同,得出结论
上述步骤中:有重要遗漏的步骤的序号和遗漏的内容分别是____________和____________。
(3)实验中,下列要求不必要的是____________。(请填写选项前对应的字母)
A.实验前测量橡皮条原长
B.弹簧测力计应在使用前校零
C.拉力方向应与木板平面平行
D.多次重复实验时,每次都要使结点O在同一位置
E.实验过程中橡皮条与弹簧测力计都不能超过弹性限度
(4)根据实验结果作出力的图示如图乙所示,在图乙中用一只弹簧测力计拉橡皮条时拉力的图示为____________;它的等效力是____________。
【解析】(1)1 N被分为10格,每小格表示0.1 N,读数时需估读到分度值下一位,故读数为4.10 N。
(2)本实验为了验证力的平行四边形定则,采用的方法是作力的图示法,作出合力的理论值和实际值,然后进行比较,得出结果。所以,实验时,除记录弹簧测力计的示数外,还要记下两条细绳的方向,以便确定两个拉力的方向,这样才能作出拉力的图示。步骤C中未记下两条细绳的方向;步骤E中未说明把橡皮条的结点拉到位置O。
(3)选A、D。实验中不需要测量橡皮条的原长,故A不必要;弹簧测力计是测出力的大小,所以要准确,必须在测之前校零,故B必要;拉力方向必须与木板平面平行,这样才能确保力的大小准确性,故C必要;结点O拉到同一位置是针对同一次实验中,并不是多次实验时,结点都要拉到同一位置,故D不必要;为了实验安全,橡皮条和弹簧测力计不能超过弹性限度,故E必要。
(4)由图乙可知,力F沿对角线方向,为两分力的合力的理论值,F′沿橡皮条方向,为用一只弹簧测力计拉橡皮条时的拉力,其等效力为F。
答案:(1)4.10 (2)步骤C中未记下两条细绳的方向 步骤E中未说明把橡皮条的结点拉到位置O (3)A、D (4)F′ F
