Question

4．“验证力的平行四边形定则”的实验可以用橡皮条、弹簧秤、细绳套等器材完成，回答下面的问题：

（1）实验中，需要两次拉伸橡皮条：第一次是通过细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，第二次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条．关于这两次拉伸，下列说法中正确的是BC；
A．两次拉伸只要求将橡皮条拉到相同的长度即可
B．两次必须将橡皮条和细绳的结点拉到相同位置
C．两次拉伸时都应同时记下弹簧秤的读数和细绳伸长的方向
D．为减小实验误差，用一个弹簧秤拉时应尽量把橡皮条往之前两弹簧秤拉力的对角线方向拉
（2）某同学的实验结果如图（a）所示，图中F′是力F₁与F₂合力的实验值，通过比较F和F′来验证平行四边形定则；
（3）实验中，橡皮条的一端固定，另一端被A、B两只弹簧测力计拉伸至O点，F₁、F₂分别表示A、B两只弹簧测力计的读数，如图（b）所示．使弹簧测力计B从图示位置开始顺时针缓慢转动至和A成90°角，在这一过程中保持O点和弹簧测力计A的拉伸方向不变，则在整个过程中两弹簧测力计的读数F₁、F₂的变化是A
A．F₁减小，F₂减小                 B．F₁减小，F₂增大
C．F₁减小，F₂先增大后减小         D．F₁减小，F₂先减小后增大．

Answer 1

分析 1、根据实验操作过程是纸面上，力的图示也画在白纸上，分析对弹簧秤、细绳、橡皮条的要求，从数学、作图等角度上考虑如何减小误差；
2、F₁与F₂合成的理论值是由平行四边形定则作图得到的，由于误差可能不与OA共线；而F₁与F₂合成的实际值一定与OA共线（二力平衡），明确理论值和实际值的区别即可正确解答；
3、点0受到三个拉力，处于平衡状态，所以两个弹簧测力计对O点拉力的合力一定PO方向，根据三角形几何关系可以判断合力与F₁的关系，
其中橡皮条长度不变，其拉力大小不变，OA弹簧拉力方向不变，OB弹簧拉力方向和大小都改变，根据平行四边形定则作图分析即可．．

解答 解：（1）A．在该实验中要求每次拉橡皮筋的时要使橡皮筋形变的长度和方向都相同，即要到同一位置，这样两次的效果带等效，故A错误，B正确；
C．两次拉伸时都应同时记下弹簧秤的读数和细绳伸长的方向，便于作出平行四边形，故C正确；
D．用一个弹簧秤拉时应与AO方向一致，不沿对角线方向，故D错误；
故选：BC．
（2）图a中的F是力F₁和F₂的合力的理论值；F′是力F₁和F₂的合力的实际测量值．
（3）点0受到三个拉力，处于平衡状态，所以两个弹簧测力计对O点拉力的合力一定PO方向，根据三角形几何关系可知，合力作为直角三角形的直角边，而
F₁作为斜边，所以合力一定小于F₁；
对点0受力分析，受到两个弹簧的拉力和橡皮条的拉力，如图，其中橡皮条长度不变，其拉力大小不变，OA弹簧拉力方向不变，OB弹簧拉力方向和大小都改变

使弹簧测力计B从图示位置开始顺时针缓慢转动至和A成90°角的过程中，根据平行四边形定则可以看出的F₂变小，F₁的读数不断变小；
故选：A．
故答案为：（1）BC
（2）F′
（3）A

点评 本实验采用是等效替代的思维方法．实验中要保证一个合力与两个分力效果相同，结点O的位置必须相同．关于三力平衡问题中的动态分析问题，关键受力分析后，作出示意图，然后运用力的平行四边形定则进行分析讨论．