Question

18．小明通过实验验证力的平行四边形定则．
（1）实验记录纸如图1所示，O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力F₁和F₂的方向分别过P₁和P₂点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力F₃的方向过P₃点．三个力的大小分别为：F₁=3.30N、F₂=3.85N和F₃=4.25N．请根据图中给出的标度作图求出F₁和F₂的合力．

（2）仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果．他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响．
实验装置如图2所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O点，下端N挂一重物．用与白纸平行的水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨迹．重复上述过程，再次记录下N的轨迹．
两次实验记录的轨迹如图3所示．过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力F_a、F_b的大小关系为F_a=F_b ．
（3）根据（2）中的实验，可以得出的实验结果有BD（填写选项前的字母）．
A．橡皮筋的长度与受到的拉力成正比
B．两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长
C．两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大
D．两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大
（4）根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项．橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮．

Answer 1

分析 根据平行四边形定则先作出F₂与F₁的合力，根据图中给出的标度求出合力．
根据平衡条件进行分析求解，根据图丙中的实验分析结果结合实验数据进行求解．
根据图（丙）中的实验分析结果结合实验数据进行求解．

解答 解：（1）根据平行四边形定则求F₂与F₁的合力，作图如下，
F₁和F₂的合力F=4.70N．
（2）过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力F_a、F_b的方向相同，
由于缓慢地移动N，根据平衡条件得F_a、F_b的大小关系为F_a=F_b．
（3）A、两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长；故A错误，B正确；
C、两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较小，故C错误；
D、从开始缓慢地移动N，橡皮筋受到的拉力增大，从图3中发现两次实验记录的轨迹间距在增大，所以两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大，故D正确；
故选：BD．
（4）根据小明的上述实验探究，对验证力的平行四边形定则实验注意事项有橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋，
故答案为：（1）如图；4.70N；
（2）F_a=F_b ；
（3）BD；
（4）橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮．

点评 解决本题的关键知道合力与分力遵循平行四边形定则，知道缓慢地移动可以看成物体处于平衡状态，掌握平衡条件的应用．
对于中学中的实验，学生尽量要到实验室进行实际操作，只有这样才能体会具体操作细节的意义，解答实验问题时才能更加有把握．