题目内容

4.小明通过实验验证力的平行四边形定则.
①实验记录纸如图甲所示,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,该合力的大小约为4.70N.

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.
实验装置如图乙所示,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丙所示.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Fa、Fb的大小关系为Fa=Fb.

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.

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Fa、Fb的方向相同,
由于缓慢地移动N,根据平衡条件得Fa、Fb的大小关系为Fa=Fb.
故答案为:(1)如图,4.70;(2)Fa=Fb

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.

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