Question

17．某实验小组用一只弹簧秤和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则，设计了如图1所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角器的直边水平，橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O的正上方A处，另一端系绳套1和绳套2，主要实验步骤如下：
（1）弹簧秤挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点处，记下弹簧秤的示数F
（2）弹簧秤挂在绳套1上，手拉着绳套2，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O处，此时绳套1沿0°方向，绳套2沿120°方向，记下弹簧秤的示数
（3）根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F′=$\frac{\sqrt{3}}{3}F$
（4）比较F′和$\frac{\sqrt{3}}{3}F$即可初步验证
（5）只改变绳套2的方向，重复上述试验步骤．
（6）将绳套1由0°方向缓慢转动到60°方向，同时绳套2由120°方向缓慢转动到180°方向，此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动，保持绳套1和绳套2的夹角120°不变，关于绳套1的拉力大小的变化，下列结论正确的是A（填选项前的序号）
A．逐渐增大        B．先增大后减小     C．逐渐减小        D．先减小后增大
（7）某同学在验证“力的平行四边形定则”．弹簧测力计示数的单位为N，图2中A的示数3.60N．

Answer 1

分析 根据平行四边形定则，抓住两根弹簧秤的拉力的合力与第一次用一根弹簧秤拉时的拉力相等，得出F₁、F₂、F的关系．两个绳套在转动过程中，合力保持不变，根据平行四边形定则判断即可．

解答 解：（3、4）根据平行四边形定则知，cos30°=$\frac{F}{{F}_{2}}$，sin30°=$\frac{F′}{{F}_{2}}$，解得：${F}_{2}=\frac{2\sqrt{3}}{3}F$，$F′=\frac{\sqrt{3}}{3}F$．
比较F′和$\frac{\sqrt{3}}{3}F$，即可初步验证．
（6）两个绳套在转动过程中，合力保持不变，根据平行四边形定则画出图象，如图所示：
根据图象可知，绳套1的拉力大小逐渐增大，故A正确．
故选：A
（7）根据图2可知，A的示数为3.60N．
故答案为：（3）$\frac{\sqrt{3}}{3}F$；（4）F′和$\frac{\sqrt{3}}{3}F$；（6）A；（7）3.60

点评 本题主要考查了平行四边形定则的直接应用，最后一问是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，难度适中．