Question

【題目】某實驗小組在探究“作用在同一物體、同一直線上且方向相反的兩個力的合力大小，與這兩個力其中一個力大小的關系”時，實驗步驟如下：

①將一塊薄木板水平固定，在木板中央開一小孔，將一根彈簧的下端固定在木板上，如圖甲所示；

②在彈簧的上端系一根細線，細線的另一端穿過木板小孔后掛1個重力為2N的鉤碼，在彈簧的上端掛彈簧測力計，并豎直向上提，當彈簧被拉長一定長度后，保持靜止。讀出并記錄此時彈簧測力計的示數F1為7N，鉤碼對彈簧的拉力F2為2N，用刻度尺量出此時彈簧的長度L，如圖乙所示；

③取下鉤碼和細線，只用彈簧測力計掛在彈簧上端，并豎直向上提，使彈簧被拉伸后的長度仍為L，讀出此時彈簧測力計的示數為5N，記為F，如圖丙所示；

④取下彈簧測力計后，彈簧恢復原狀。

請你依據實驗過程，回答下面問題：

（1）此實驗中，之所以可以用力F代表F1、F2兩個力的合力，是因為在實驗中保證了同一根彈簧___________，使得F與F1 、F2兩個力的共同作用是等效的。

（2）根據實驗數據，可以猜想F、F1 、F2三個力之間存在的數學關系是：F=_____（用上述測得量的字母表示）。

（3）若想證明這個數學關系是普遍適用的，應保持鉤碼重力不變，改變F1的大小至少再做_______（選填“2”、“3”或“5”）次實驗。

Answer 1

【答案】兩次拉伸（形變）的長度（程度）相同 F1-F2 5

【解析】

(1)[1]兩次拉伸彈簧長度相同，拉力才相同，即第二次拉力5N才是第一次拉伸彈簧的力；

(2)[2]測力計掛鉤受到向上的拉力為F1，掛鉤同時受下面彈簧向下的拉力為F和鉤碼向下拉力F2，測力計掛鉤靜止時，三力平衡，所以

F1=F+F2

F=F1-F2；

(3)[3]證明數學關系式存在，應多次測量找關系，所以改變F1的大小至少再做5次實驗。