Question

8．如图是验证力的平行四边形定则的实验装置，该装置固定在竖直平面内，实验操作如下：
（1）如图甲所示，弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，在重物M静止时记下测力计A拉力F的大小和方向．
（2）弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置，如图乙所示，记下两测力计拉力F₁、F₂的大小和方向．作出力F₁、F₂图示，分别以F₁、F₂为邻边的平行四边形，这两邻边之间的对角线即为F₁、F₂的合力F′，改变两细线的夹角，重复做几次实验，若F′的方向近似在竖直方向上，且大小近似等于F，则平行四边形定则得以验证．
（3）保持测力计A拉力方向不变，将测力计B自图乙所示水平位置沿顺时针方向缓慢转至竖直位置，该过程中，测力计B的示数C
A、一直变小   B、一直变大   C、先变小后变大   D、先变大后变小．

Answer 1

分析 （1）在重物静止时，受力平衡，弹簧测力计的拉力与重力大小相等，方向相反；
（2）F₁、F₂的合力应与重物的重力大小相等，方向相反，F′是根据平行四边形定则作出F₁、F₂的合力，比较F′和F的大小和方向即可；
（3）由题，结点O在三个力作用下平衡，合力保持为零，分析结点O的受力情况，作出力图，并作出BO在三个不同位置的力的合成图，判断BO拉力如何变化．

解答 解：（1）在重物M 静止时记下测力计A拉力F的大小和方向，此时F的大小即为重物的重力，方向应竖直向下，
（2）物体处于静止状态，受力平衡，则F₁、F₂的合力应与重物的重力大小相等，方向相反，
而根据平行四边形定则作出F₁、F₂的合力为F′，则若F′的方向近似在竖直方向上，且大小近似等于F，则平行四边形定则得以验证．
（3）以结点O为研究对象，分析受力情况：重力G、BO的拉力T₁和AO的拉力T₂，作出力图，并作出BO绳在三个不同位置的力的合成图，由平衡条件可知，BO绳的拉力T₁和AO绳的拉力T₂的合力与重力G大小相等、方向相反，如图可以看出，在测力计B自图乙所示水平位置沿顺时针方向缓慢转至竖直位置的过程中，BO的拉力先减小后增大，当两根绳相垂直时，BO的拉力最小，故C正确．
故答案为：（1）静止；（2）竖直；F；（3）C

点评 明确实验原理，了解具体操作，要围绕“验证力的平行四边形定则”的实验原理对实验步骤和实验中需要注意的问题进行理解记忆，本题第三问运用图解法分析AO拉力的变化情况，也可以运用函数法得到拉力与绳子和竖直方向夹角的函数式，再由数学知识分析．