Question

3．某同学利用如图所示的装置探究力的平行四边形定则：竖直放置铺有白纸的木板上固定有两个轻质小滑轮，细线AB和OC连接于O点，细线AB绕过两滑轮，D、E是细线与滑轮的两个接触点．在细线末端A、B、C三处分别挂有不同数量的相同钩码，设所挂钩码数分别用N_l、N₂、N₃表示．挂上适当数量的钩码，当系统平衡时进行相关记录．改变所挂钩码的数量，重复进行多次实验．

（1）下列能满足系统平衡的N_l、N₂、N₃的取值可能为：AC
（A）N₁=N₂=3，N₃=4      （B）N₁=N₂=3，N₃=6
（C） N₁=N₂=N₃=3           （D）N₁=3，N₂=4，N₃=8
（2）下列关于本实验操作的描述，正确的有：BC
（A）需要利用天平测出钩码的质量
（B）∠EOD不宜过大
（C）两滑轮的轴心不必处于同一条水平线上
（D）每次实验都应使细线的结点O处于同一位置
（3）每次实验结束后，需要记录的项目有N_l、N₂、N₃的数值和OC、OD和OE三段细线的方向：
（4）该同学利用某次实验结果在白纸上绘制了如题图所示的实验结果处理图，则根据你对本实验的理解，拉力F_OD和F_OE的合力的测量值应是图中的F′（选填“F”或“F′”）．

Answer 1

分析 （1）两头挂有钩码的细绳跨过两光滑的固定滑轮，另挂有钩码的细绳系于O点，由于钩码均相同，则钩码个数就代表力的大小．所以O点受三个力处于平衡状态，由平行四边形定则可正确求解；
（2）明确实验原理，所采取的实验方法和措施为了减小实验误差和便于操作；
（3）探究力的平行四边形定则实验时，必须作图，所以要强调三力平衡的交点、力的大小（钩码的个数）与力的方向．
（4）理解通过力的平行四边形定则得出的理论值与实验的实际值是存在差距的．

解答 解：（1）如图所示：

对O点受力分析，OA、OB、OC分别表示三个力的大小，
由于三共点力处于平衡状态，由平衡条件可知：OC=OH．因此三个力的大小构成一个三角形．
A、以钩码的个数表示力的大小，则可以构成三角形，故A正确；
B、以钩码的个数表示力的大小，则三力不能构成等腰三角形，故B错误；
C、以钩码的个数表示力的大小，则三力为边构成等边三角形，故C正确；
D、以钩码的个数表示力的大小，则三力不能构成三角形，故D错误．故选：AC．
（2）A、用砝码的个数可以代表拉力的大小，因此不需要测量砝码的质量，故A错误；
B、∠EOD若太大，导致其合力较小，增大了误差，故∠EOD不宜过大，故B正确；
C、只要便于记录通过滑轮的力的方向即可，两滑轮的轴心不必处于同一条水平线上，故C正确；
D、该题应用了物体的平衡来探究力的平行四边形定则，不需要每次实验都使线的结点O处于同一位置，故D错误．
故选：BC．
（3）为验证平行四边形定则，必须作受力图，所以先明确受力点，即标记结点O的位置，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示，因此要做好记录，是从力的三要素角度出发，要记录砝码的个数和记录OC、OD和OE三段细线的方向．
（4））本实验是要验证力的平行四边形定则，故应将由平行四边形定则得出的合力，与真实的合力进行比较而去判断平行四边形定则得出的结果是否正确，在实验中，实际合力一定与OC在同一直线上，由于误差的存在，根据平行四边形定则得出合力值（ 在平行四边形的对角线上）与实验值不会完全重合的，拉力F_OD和F_OE的合力的测量值应是图中的F′．
故答案为：（1）AC；（2）BC；（3）OC、OD和OE三段细线的方向；（4）F′．

点评 掌握三力平衡的条件，理解平行四边形定则，同时验证平行四边形定则是从力的图示角度去作图分析，同时理解理论值和实际值的区别．