Question

【題目】小明通過實驗驗證力的平行四邊形定則。

（1）實驗記錄紙如圖1所示，O點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置，兩彈簧測力計共同作用時，拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點；一個彈簧測力計拉橡皮筋時，拉力F3的方向過P3點。三個力的大小分別為：F1=3.30 N、F2=3.85 N和F3=4.25 N。請根據圖中給出的標度作圖求出F1和F2的合力。

（2）仔細分析實驗，小明懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發生了變化，影響實驗結果。他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發現讀數不相同，于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響。實驗裝置如圖2所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O點，下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動N，在白紙上記錄下N的軌跡。重復上述過程，再次記錄下N的軌跡。兩次實驗記錄的軌跡如圖3所示，過O點作一條直線與軌跡交于a、b兩點，則實驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、Fb的大小關系為__________。

（3）根據（2）中的實驗，可以得出的實驗結果有哪些? ________（填寫選項前的字母）

A．橡皮筋的長度與受到的拉力成正比

B．兩次受到的拉力相同時，橡皮筋第2次的長度較長

C．兩次被拉伸到相同長度時，橡皮筋第2次受到的拉力較大

D．兩次受到的拉力相同時，拉力越大，橡皮筋兩次的長度之差越大

（4）根據小明的上述實驗探究，請對驗證力的平行四邊形定則實驗提出兩點注意事項。

Answer 1

【答案】（1）如圖所示 4.7 N（4.6~4.9 N均可） （2）Fa=Fb （3）BD （4）選用新橡皮筋；橡皮筋拉伸不宜過長。

【解析】（1）根據力的圖示法作出力F1和F2的圖示，如圖所示，并根據力的平行四邊形定則作出兩者的合力，用刻度尺量得其長度約為單位長度的4.7倍，即合力大小為4.7 N（4.6~4.9 N均可）。

（2）設Oab與豎直方向的夾角為θ，根據共點力平衡條件有F=mgtan θ，因此Fa=Fb。

（3）橡皮筋上的拉力大小為T=，因此有Ta=Tb，顯然Ob>Oa，故A錯誤，B正確；橡皮筋因老化，每次被拉后，形變已經不能完全恢復，因此兩次被拉伸到相同長度時，橡皮筋第2次受到的拉力較小，C錯誤；兩次受到的拉力相同時，拉力越大，橡皮筋兩次的長度之差越大，D正確。

（4）由上述分析可知，要確保橡皮筋發生彈性形變，因此應注意選用新的彈性較好的橡皮筋，每次橡皮筋的形變要在彈性限度內，即拉伸不宜過長。