Question

3．某同學利用如圖所示的裝置探究力的平行四邊形定則：豎直放置鋪有白紙的木板上固定有兩個輕質小滑輪，細線AB和OC連接于O點，細線AB繞過兩滑輪，D、E是細線與滑輪的兩個接觸點．在細線末端A、B、C三處分別掛有不同數量的相同鉤碼，設所掛鉤碼數分別用N_l、N₂、N₃表示．掛上適當數量的鉤碼，當系統平衡時進行相關記錄．改變所掛鉤碼的數量，重復進行多次實驗．

（1）下列能滿足系統平衡的N_l、N₂、N₃的取值可能為：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）下列關于本實驗操作的描述，正確的有：BC
（A）需要利用天平測出鉤碼的質量
（B）∠EOD不宜過大
（C）兩滑輪的軸心不必處于同一條水平線上
（D）每次實驗都應使細線的結點O處于同一位置
（3）每次實驗結束后，需要記錄的項目有N_l、N₂、N₃的數值和OC、OD和OE三段細線的方向：
（4）該同學利用某次實驗結果在白紙上繪制了如題圖所示的實驗結果處理圖，則根據你對本實驗的理解，拉力F_OD和F_OE的合力的測量值應是圖中的F′（選填“F”或“F′”）．

Answer 1

分析 （1）兩頭掛有鉤碼的細繩跨過兩光滑的固定滑輪，另掛有鉤碼的細繩系于O點，由于鉤碼均相同，則鉤碼個數就代表力的大小．所以O點受三個力處于平衡狀態，由平行四邊形定則可正確求解；
（2）明確實驗原理，所采取的實驗方法和措施為了減小實驗誤差和便于操作；
（3）探究力的平行四邊形定則實驗時，必須作圖，所以要強調三力平衡的交點、力的大小（鉤碼的個數）與力的方向．
（4）理解通過力的平行四邊形定則得出的理論值與實驗的實際值是存在差距的．

解答 解：（1）如圖所示：

對O點受力分析，OA、OB、OC分別表示三個力的大小，
由于三共點力處于平衡狀態，由平衡條件可知：OC=OH．因此三個力的大小構成一個三角形．
A、以鉤碼的個數表示力的大小，則可以構成三角形，故A正確；
B、以鉤碼的個數表示力的大小，則三力不能構成等腰三角形，故B錯誤；
C、以鉤碼的個數表示力的大小，則三力為邊構成等邊三角形，故C正確；
D、以鉤碼的個數表示力的大小，則三力不能構成三角形，故D錯誤．故選：AC．
（2）A、用砝碼的個數可以代表拉力的大小，因此不需要測量砝碼的質量，故A錯誤；
B、∠EOD若太大，導致其合力較小，增大了誤差，故∠EOD不宜過大，故B正確；
C、只要便于記錄通過滑輪的力的方向即可，兩滑輪的軸心不必處于同一條水平線上，故C正確；
D、該題應用了物體的平衡來探究力的平行四邊形定則，不需要每次實驗都使線的結點O處于同一位置，故D錯誤．
故選：BC．
（3）為驗證平行四邊形定則，必須作受力圖，所以先明確受力點，即標記結點O的位置，其次要作出力的方向并讀出力的大小，最后作出力的圖示，因此要做好記錄，是從力的三要素角度出發，要記錄砝碼的個數和記錄OC、OD和OE三段細線的方向．
（4））本實驗是要驗證力的平行四邊形定則，故應將由平行四邊形定則得出的合力，與真實的合力進行比較而去判斷平行四邊形定則得出的結果是否正確，在實驗中，實際合力一定與OC在同一直線上，由于誤差的存在，根據平行四邊形定則得出合力值（ 在平行四邊形的對角線上）與實驗值不會完全重合的，拉力F_OD和F_OE的合力的測量值應是圖中的F′．
故答案為：（1）AC；（2）BC；（3）OC、OD和OE三段細線的方向；（4）F′．

點評 掌握三力平衡的條件，理解平行四邊形定則，同時驗證平行四邊形定則是從力的圖示角度去作圖分析，同時理解理論值和實際值的區別．