Question

8．某同學(xué)改進(jìn)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)”探究方法，改進(jìn)后的裝置和實(shí)驗(yàn)步驟如下，如圖1所示部分實(shí)驗(yàn)步驟：

A．橡皮筋一端固定在豎直木板上，另一端用細(xì)線栓接n₁=5個(gè)相同的鉤碼，把橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)．記下O點(diǎn)的位置和細(xì)線的方向
B．在接點(diǎn)處再栓接一根細(xì)線，兩根細(xì)線分別掛上n₂=4個(gè)和n₃=3個(gè)相同的鉤碼，并讓兩根細(xì)線分別繞過固定的兩個(gè)定滑輪B和C，調(diào)整滑輪的位置，當(dāng)橡皮筋的結(jié)點(diǎn)被重新拉到O點(diǎn)時(shí)，記下此時(shí)兩個(gè)細(xì)線的方向．
（1）兩根細(xì)線再次把橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)時(shí)，如圖1中所示的α=D．
A．60°      B．30°      C．37°       D．53°
（2）改變鉤碼個(gè)數(shù)，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列哪些鉤碼數(shù)量的選擇不能幫助我們驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)CD．
A．n₁=5，n₂=3，n₃=3         B．n₁=5，n₂=3，n₃=6
C．n₁=5，n₂=3，n₃=8         D．n₁=5，n₂=3，n₃=1
（3）進(jìn)一步改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2，直接在繩子結(jié)點(diǎn)掛上5個(gè)相同的鉤碼，另外兩端分別掛上3個(gè)和4個(gè)鉤碼．若把滑輪C移動(dòng)到C′，結(jié)點(diǎn)O的位置將如何變化？向BO方向移動(dòng)．

Answer 1

分析 “驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)原理是：記錄兩個(gè)分力以及合力的大小和方向后，選用相同的標(biāo)度將這三個(gè)力畫出來，畫出來的合力是實(shí)際值，然后根據(jù)平行四邊形畫出合力的理論值，通過比較實(shí)際值和理論值的關(guān)系來進(jìn)行驗(yàn)證，明確了實(shí)驗(yàn)原理即可知知道實(shí)驗(yàn)中需要記錄的物理量和具體的操作，由于鉤碼均相同，則鉤碼個(gè)數(shù)就代表力的大小，所以O(shè)點(diǎn)受三個(gè)力處于平衡狀態(tài)，由平行四邊形定則可知：三角形的三個(gè)邊表示三個(gè)力的大�。�

解答 解：（1）根據(jù)O點(diǎn)處于平衡狀態(tài)，則OB和OC繩拉力的合力為5mg，
而OB的拉力為4mg，OC的拉力為3mg，根據(jù)三角形原則結(jié)合幾何關(guān)系可知，OB的拉力、OC的拉力以及其合力組成一個(gè)直角三角形，
則$sinα=\frac{4mg}{5mg}=\frac{4}{5}$，解得α=53°，故D正確，ABC錯(cuò)誤．
故選：D
（2）OA  OB  OC分別表示三個(gè)力的大小，由于三共點(diǎn)力處于平衡，因此三個(gè)力的大小構(gòu)成一個(gè)三角形．
A、以鉤碼的個(gè)數(shù)表示力的大小，3、3、5能構(gòu)成三角形，故A正確；
B、以鉤碼的個(gè)數(shù)表示力的大小，3、5、6能構(gòu)成三角形，故B正確；
C、以鉤碼的個(gè)數(shù)表示力的大小，5、3、8不可以構(gòu)成三角形，故C錯(cuò)誤；
D、以鉤碼的個(gè)數(shù)表示力的大小，5、3、1不可以構(gòu)成三角形，故D錯(cuò)誤．
本題選不能完成實(shí)驗(yàn)的，故選：CD．
（3）以O(shè)點(diǎn)為研究對(duì)象，受到三個(gè)力的作用，由于鉤碼個(gè)數(shù)不變，因此三個(gè)力的大小不變，O點(diǎn)所受豎直方向的拉力大小方向不變，即OB，OC兩繩子拉力的合力大小方向不變，根據(jù)平行四邊形定則可知，二力的大小不變，其合力的大小方向不變，則該二力的夾角不變，故∠BOC不變；
根據(jù)相似三角形的幾何關(guān)系可知，B點(diǎn)位置不變，BC之間的距離變大，而∠BOC不變，因此繩子結(jié)點(diǎn)O的位置將向BO方向移動(dòng)．
故答案為：（1）D；（2）CD；（3）向BO方向移動(dòng)．

點(diǎn)評(píng) 要圍繞“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)原理對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)中需要注意的問題進(jìn)行理解，正確理解“等效代替”的含義，掌握三力平衡的條件，理解平行四邊形定則，同時(shí)驗(yàn)證平行四邊形定則是從力的圖示角度去作圖分析．