小张同学为了验证力的平行四边形定则,设计如下实验,其装置图如甲所示。实验步骤如下:
⑴将3条完全相同的弹性橡皮条(满足胡克定律)的一端连接在一起形成一个结点O,先测量出每根橡皮条的自然长度x0;
⑵在竖直平面内固定一木板,在木板上固定一张白纸,用图钉将其中两条橡皮条的A、B端固定在木板上,在另一条橡皮条C端悬挂一小重锤,并确保橡皮条不超出弹性限度,且与纸面无摩擦;
⑶待装置平衡后,分别测量出橡皮条OA、OB和OC的长度x1、x2、x3 , 并在白纸上记录;
⑷取下白纸,如图乙所示,在白纸上分别用长度(x1-x0)、(x2-x0)代表橡皮条OA和OB拉力的大小,作出力的图示OA′和OB′,并以OA′和OB′为两邻边作一平行四边形OA′C′B′,测量出OC′长度x4 , 如果近似可得x4=,且OC′的方向,则实验验证了力的平行四边形定则;
⑸改变A、B的位置,重复(2)到(4)的步骤进行多次验证。