Question

3．某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则．
实验步骤：
①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向．
②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O₁、O₂，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O₁、O₂间的距离（即橡皮筋的长度l）．每次将弹簧秤示数改变0.50N，测出所对应的l，部分数据如表所示：

F（N）	0	0.50	1.00	1.50	2.00	2.50
l（cm）	l0	10.97	12.02	13.00	13.98	15.05

③找出②中F=2.50N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡皮筋的拉力记为F_OO′．
④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示．用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为F_OA，OB段的拉力记为F_OB．

完成下列作图和填空：
（1）利用表中数据在给出的坐标系上（见答题卡）画出F-l图线，根据图线求得l₀=10cm．
（2）测得OA=6.00cm，OB=7.60cm，则F_OA的大小为1.80N．
（3）根据给出的标度，在答题卡上作出F_OA和F_OB的合力F′的图示．
（4）通过比较F′与F_oo′的大小和方向，即可得出实验结论．

Answer 1

分析 （1）根据表中数据利用描点法得出对应的数据，图象与横坐标的交点即为l0；
（2）橡皮筋两端拉力相等，根据题意求得总长度即可求得皮筋上的拉力；
（3）通过给出的标度确定力的长度，根据平行四边形得出图象如图所示；
（4）根据实验原理可明确应比较实验得出的拉力与通过平行四边形定则得出的合力．

解答 解：（1）根据表格中数据利用描点法作出图象如图所示；
依据F=k△l=k（l-l₀）=kl-kl₀，图象与纵坐标的交点即为kl₀；由图可知kl₀=0.5N；
由图可知，k=$\frac{2.5}{5}$N/cm=0.5N/cm，
因此l₀=$\frac{0.5}{5}$=0.1m=10cm
（2）AB的总长度为6.00+7.60cm=13.60cm；由图可知，此时两端拉力F_OA=1.80N；
（3）根据给出的标度，作出合力如图所示；
（4）只要作出的合力与实验得出的合力F00'大小和方向在误差允许的范围内相等，即可说明平行四边形定则成立；
故答案为：（1）如图所示；10；（2）1.80N；（3）如图所示；（4）F_oo′

点评 本题考查验证平行四边形定则的实验，要注意通过认真分析题意掌握实验原理，注意本题中橡皮筋挂在钩上时，两端的拉力大小相等；根据总长度即可求得拉力大小．