Question

【題目】小明通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則。

（1）實(shí)驗(yàn)記錄紙如圖1所示，O點(diǎn)為橡皮筋被拉伸后伸長(zhǎng)到的位置，兩彈簧測(cè)力計(jì)共同作用時(shí)，拉力F1和F2的方向分別過(guò)P1和P2點(diǎn)；一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋時(shí)，拉力F3的方向過(guò)P3點(diǎn)。三個(gè)力的大小分別為：F1=3.30 N、F2=3.85 N和F3=4.25 N。請(qǐng)根據(jù)圖中給出的標(biāo)度作圖求出F1和F2的合力。

（2）仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)，小明懷疑實(shí)驗(yàn)中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。他用彈簧測(cè)力計(jì)先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長(zhǎng)度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同，于是進(jìn)一步探究了拉伸過(guò)程對(duì)橡皮筋彈性的影響。實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動(dòng)N，在白紙上記錄下N的軌跡。重復(fù)上述過(guò)程，再次記錄下N的軌跡。兩次實(shí)驗(yàn)記錄的軌跡如圖3所示，過(guò)O點(diǎn)作一條直線與軌跡交于a、b兩點(diǎn)，則實(shí)驗(yàn)中橡皮筋分別被拉伸到a和b時(shí)所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為_(kāi)_________。

（3）根據(jù)（2）中的實(shí)驗(yàn)，可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有哪些? ________（填寫(xiě)選項(xiàng)前的字母）

A．橡皮筋的長(zhǎng)度與受到的拉力成正比

B．兩次受到的拉力相同時(shí)，橡皮筋第2次的長(zhǎng)度較長(zhǎng)

C．兩次被拉伸到相同長(zhǎng)度時(shí)，橡皮筋第2次受到的拉力較大

D．兩次受到的拉力相同時(shí)，拉力越大，橡皮筋兩次的長(zhǎng)度之差越大

（4）根據(jù)小明的上述實(shí)驗(yàn)探究，請(qǐng)對(duì)驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)提出兩點(diǎn)注意事項(xiàng)。

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(guò)長(zhǎng)。

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

（2）設(shè)Oab與豎直方向的夾角為θ，根據(jù)共點(diǎn)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(mén)=，因此有Ta=Tb，顯然Ob>Oa，故A錯(cuò)誤，B正確；橡皮筋因老化，每次被拉后，形變已經(jīng)不能完全恢復(fù)，因此兩次被拉伸到相同長(zhǎng)度時(shí)，橡皮筋第2次受到的拉力較小，C錯(cuò)誤；兩次受到的拉力相同時(shí)，拉力越大，橡皮筋兩次的長(zhǎng)度之差越大，D正確。

（4）由上述分析可知，要確保橡皮筋發(fā)生彈性形變，因此應(yīng)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(nèi)，即拉伸不宜過(guò)長(zhǎng)。