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1、實驗：驗證平行四邊形定則一、基本實驗要求1實驗原理互成角度的兩個力F1、F2與另外一個力F產(chǎn)生相同的效果，看F1、F2用平行四邊形定則求出的合力F與F在實驗誤差允許范圍內(nèi)是否相等。2實驗器材木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細繩、彈簧測力計兩個、三角板、刻度尺。3實驗步驟（1）用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的木板上。（2）用兩個彈簧測力計分別鉤住兩個細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一位置O。如實驗原理圖所示。（3）用鉛筆描下結點O的位置和兩個細繩套的方向，并記錄彈簧測力計的讀數(shù)，利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力F。（4）只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結點拉
2、到與前面相同的位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)F和細繩的方向。（5）比較F與用平行四邊形定則求得的合力F，看它們在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。二、規(guī)律方法總結1正確使用彈簧測力計（1）將兩只彈簧測力計調(diào)零后水平互鉤對拉過程中，讀數(shù)相同，可選；若不同，應另換或調(diào)校，直至相同為止。（2）使用時，讀數(shù)應盡量大些，但不能超出范圍。（3）被測力的方向應與軸線方向一致。（4）讀數(shù)時應正對、平視刻度。2注意事項（1）位置不變：在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結點的位置一定要相同。（2）角度合適：用兩個彈簧測力計鉤住細繩套互成角度地拉橡皮條時，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60100之間為宜。（3）在合力不超出量
3、程及在橡皮條彈性限度內(nèi)形變應盡量大一些。細繩套應適當長一些，便于確定力的方向。（4）統(tǒng)一標度：在同一次實驗中，畫力的圖示選定的標度要相同，并且要恰當選定標度，使力的圖示稍大一些。3誤差分析（1）誤差來源：除彈簧測力計本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等。（2）減小誤差的辦法：實驗過程中讀數(shù)時眼睛一定要正視彈簧測力計的刻度，要按有效數(shù)字和彈簧測力計的精度正確讀數(shù)和記錄。作圖時用刻度尺借助于三角板，使表示兩力的對邊一定要平行。（2018河北模擬）在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，某同學按照如下步驟進行操作：a在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；b用圖釘把橡皮條
4、的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端檢上兩條細繩形成結點，細繩的另一端系著繩套；c如圖甲，用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使結點到達某一位置O，記錄結點位置和兩個彈賛測力計的示數(shù)、兩根細繩的方向；d按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩個彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊作平行四邊形，畫出它們所夾的對角線。e只用一個彈簧測力計通過細繩套拉橡皮條，_；并按同一標度作出這個力F的圖示；f比較和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結論。（1）把步驟e中的內(nèi)容補充完整_。（2）本實驗中步驟c和e兩次拉橡皮條的過程，主要體現(xiàn)了下列哪種科學方法_。A理想實驗法B等效替
5、代法C控制變量法D建立物理模型法（3）下列操作有利于減小實驗誤差的是_（填字母代號）。A實驗前將兩彈簧測力計調(diào)零后水平互鉤對拉，選擇兩個讀數(shù)相同的測力計B拴在橡皮條上的兩條細繩必須等長，并且要盡量長一些C彈簧測力計、細繩、橡皮條都應與木板平行D用兩彈賛測力計同時拉橡皮條時，兩彈簧測力計的示數(shù)之差應盡可能大E在記錄力的方向時，標記同一細繩方向的兩點要遠些（4）圖乙是該同學在白紙上根據(jù)實驗數(shù)據(jù)用同一標度畫出的圖示，如果沒有操作失誤，圖乙中的F與兩力中，方向一定沿AO方向的是_。（5）若小明和小剛兩位同學在家中想驗證力的平行四邊形定則，他們手中有一些彈性橡皮條（彈力滿足胡克定律，勁度系數(shù)為k）。如圖
6、丙所示，他們將三根橡皮條的一端系在一起，另一端分別系上細線，仍保證橡皮條原長相同，測得原長L0=5.40 cm。接下來把貼有白紙的木板放在水平桌面上，兩人合作平行于紙面分別通過細線拉三根橡皮條至某一長度（在彈性限度內(nèi)），保持狀態(tài)不變；如圖丁所示，記錄此時結點位置和三個橡皮條另一端的位置，量出三個端點到結點O的距離分別為L1=9.20 cm、L2=8.40 cm、L3=7.50 cm，請根據(jù)他們的實驗過程和記錄的數(shù)據(jù)作出驗證力的平行四邊形定則的圖示，并說明是如何驗證的_?！緟⒖即鸢浮浚?）把橡皮條的結點拉到同一位置O，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細繩的方向 （2）B （3）ACE （4） （5）如
7、圖所示 見解析【詳細解析】（1）把步驟e中的內(nèi)容補充完整：把橡皮條的結點拉到同一位置O，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細繩的方向；（2）本實驗中步驟c和e兩次拉橡皮條的過程，主要體現(xiàn)的科學方法是等效替代法，故選B；（3）實驗前將兩彈簧測力計調(diào)零后水平互鉤對拉，選擇兩個讀數(shù)相同的測力計，這樣可減小實驗讀數(shù)的誤差，選項A正確；拴在橡皮條上的兩條細繩不一定必須等長，但要盡量長一些，以便于記錄方向，選項B錯誤；彈簧測力計、細繩、橡皮條都應與木板平行，以減小實驗誤差，選項C正確；用兩彈賛測力計同時拉橡皮條時，兩彈簧測力計的示數(shù)之差不一定要盡可能大，選項D錯誤；在記錄力的方向時，標記同一細繩方向的兩點要遠些，
8、以減小記錄方向時的誤差，選項E正確。（4）圖乙中的F是理論值，是實際值，圖乙中的F與兩力中，方向一定沿AO方向的是；（5）如圖所示，按比例作出平衡時三個橡皮條的拉力的圖示；分析說明：將任意一個力反向延長至等大，由平衡條件可知，這就是另外兩個力的合力；比較它與用平行四邊形定則作出的另外兩個力的合力的大小和方向，若近似相同即可驗證平行四邊形定則。1（2019河北省石家莊市辛集中學高一月考）某同學做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的鐵釘，O為橡皮筋與細繩的結點，OB和OC為細繩，圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結果畫出的圖。（1）如果沒有操作失誤，圖乙中的F與兩力中，方向一定
9、沿AO方向的是_；（2）實驗時，主要的步驟是A在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；B用鐵釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩，細繩的另一端系著繩套：C用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一位置O。記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)D按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則作出合力F的圖示E只用一只彈簧測力計，通過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力的圖示F比較和F的大小和方向，看它們是否相同，并重復
10、上述實驗，得出結論上述步中：有重要遺漏的步驟的序號是_和_；（3）該實驗中，采取下列做法正確的有_；A兩個分力F1、F2間的夾角必須要調(diào)整為90或60B拉彈簧秤時，彈簧秤、細繩要與木板平行C實驗時，應將木板豎直放置D同一次驗證過程中O點的位置應相同【答案】（1） （2）C E （3）BD【解析】（1）根據(jù)圖乙可知，F(xiàn)是根據(jù)平行四邊形法則合成的理論值，而實際值測量值為一個彈簧拉繩套時的彈簧的彈力大小和方向，所以方向一定沿AO方向的是。（2）力的合成遵循平行四邊形定則，力的圖示法可以表示出力的大小、方向和作用點，因而要表示出分力，必修先測量出其大小和方向，故步驟C中遺漏了方向；合力與分力是一種等效
11、替代的關系，替代的前提是等效，實驗中合力與分力一定產(chǎn)生相同的形變效果，故步驟E中遺漏了使結點到達同樣的位置；（3）實驗驗證平行四邊形法則，兩分力夾角沒有要求，合適即可，A錯誤。為了減小實驗誤差，使力的方向在一個平面內(nèi)，拉彈簧秤時，彈簧秤、細繩要與木板平行，B正確。實驗時，應將木板水平放置，C錯誤。為了保證兩次力的作用效果相同，同一次驗證過程中O點的位置應相同，D正確。1某同學用如圖所示的實驗裝置來“驗證力的平行四邊形定則”。三條細繩結于O點分別與兩彈簧測力計和鉤碼相接。（1）實驗步驟如下：A彈簧測力計A掛于固定在豎直木板上的P點；B結點O下的細線掛鉤碼C；C手持彈簧測力計B緩慢向左拉，使結點O
12、靜止在某位置；D記下鉤碼質(zhì)量、結點O的位置、讀出并記錄彈簧測力計A和B的示數(shù)、記錄_。（2）在實驗過程中下列哪些情況對實驗結果產(chǎn)生誤差的是_（選填選項前的字母）。A木板不豎直BA彈簧測力計外殼的重力CB彈簧測力計的拉力方向沒有保持水平D改變彈簧測力計B拉力進行多次實驗時，結點O的位置發(fā)生變化2（2019廣東省高三第一次模擬）如圖所示，圖甲是“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況圖，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結點，OB和OC為細繩。圖乙是某實驗小組在白紙上根據(jù)實驗結果畫出的圖。（1）本實驗采用的科學方法是_。A理想實驗法 B控制變量法 C等效替代法 D建立物理模型法（2）實驗中，
13、小張同學在坐標紙上畫出了如圖丙所示的兩個已知力F1和F2，圖中小正方形的邊長表示2 N，F(xiàn)為根據(jù)平行四邊形定則作出的合力（圖中未畫出）Fl，F(xiàn)2與F的夾角分別為1和2，下列說法正確的是_AFl=4 N BF=12 N C1=35 D12（3）為提高實驗結論的可靠性，在重復進行實驗時，結點O的位置_（填“可以”或“不可以”）變動。3某同學在做“驗證力的平行四邊形定則”實驗時，將橡皮筋改為勁度系數(shù)為400 N/m的輕質(zhì)彈簧AA，將彈簧的一端A固定在豎直墻面上。不可伸長的細線OA、OB、OC，分別固定在彈簧的A端和彈簧秤甲、乙的掛鉤上，其中O為OA、OB、OC三段細線的結點，如圖1所示。在實驗過程中
14、，保持彈簧AA伸長1.00 m不變。（1）若OA、OC間夾角為90，彈簧秤乙的讀數(shù)是_N。（如圖2所示）（2）在（1）問中若保持OA與OB的夾角不變：逐漸增大OA與OC的夾角，則彈簧秤甲的讀數(shù)大小將_，彈簧秤乙的讀數(shù)大小將_。4（2019江蘇省七市高三調(diào)研測試）驗證“力的平行四邊形定則”，如圖所示，實驗步驟如下：用兩個相同的彈簧測力計互成角度拉細繩套，使橡皮條伸長，結點到達紙面上某一位置，記為O1；記錄兩個彈簧測力計的拉力F1和F2的大小和方向；只用一個彈簧測力計，將結點仍拉到位置O1，記錄彈簧測力計的拉力F3的大小和方向；按照力的圖示要求，作出拉力F1、F2、F3；根據(jù)力的平行四邊形定則作出
15、F1和F2的合力F；比較F3和F的一致程度（1）下列說法中正確的是_。A應使橡皮條與兩繩夾角的平分線在同一直線上B為了便于計算合力大小，兩繩間夾角應取30、45、90等特殊角度C系在橡皮條末端的兩繩要一樣長D同時改變兩個彈簧測力計的拉力，結點可能保持在位置O1（2）改變F1、F2，重復步驟至進行第二次實驗，記下結點位置O2，位置O2_（選填“必須”或“不必”）與位置O1相同；（3）實驗記錄紙如圖所示，兩彈簧測力計共同作用時，拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點；兩個力的大小分別為：F1=3.0 N，F(xiàn)2=3.5 N。請根據(jù)圖中給出的標度作出F1和F2的合力，測得合力F=_N；（4）實驗中，用
16、兩個彈簧測力計同時拉，兩繩夾角小于90，一個彈簧測力計示數(shù)接近量程，另一個超過量程的一半請說明這樣操作_（選填“合理”或“不合理”），理由是_。5（2018天津卷）某研究小組做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗，所有器材有：方木板一塊，白紙，量程為5 N的彈簧測力計兩個，橡皮條（帶兩個較長的細繩套），刻度尺，圖釘（若干個）。具體操作前，同學們提出了如下關于實驗操作的建議，其中正確的是_。A橡皮條應和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上B重復實驗再次進行驗證時，結點O的位置可以與前一次不同C使用測力計時，施力方向應沿測力計軸線；讀數(shù)時視線應正對測力計刻度D用兩個測力計互成角度拉橡皮條時的拉力必須都小于
17、只用一個測力計時的拉力該小組的同學用同一套器材做了四次實驗，白紙上留下的標注信息有結點位置O，力的標度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點，如下圖所示。其中對于提高實驗精度最有利的是_。6（2015山東卷）某同學通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則。實驗步驟：將彈簧測力計固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向。如圖甲所示，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧測力計的秤鉤上，另一端用圓珠筆尖豎直向下拉，直到彈簧測力計示數(shù)為某一設定值時，將橡皮筋兩端的位置記為O1、O2，記錄彈簧測力計的示數(shù)F，測量并記錄O1、O2間的距離（即橡皮筋的長度l）。每次將彈簧測力計示數(shù)改變0.50 N，測出所對應的l，部分
18、數(shù)據(jù)如下表所示：F(N)00.501.001.052.002.50l (cm)l010.9712.0213.0013.9815.05找出中F=2.50 N時橡皮筋兩端的位置，重新記為O、，橡皮筋的拉力記為。在秤鉤上涂抹少許潤滑油，將橡皮筋搭在秤鉤上，如圖乙所示。用兩圓珠筆尖成適當角度同時拉橡皮筋的兩端，使秤鉤的下端達到O點，將兩筆尖的位置標記為A、B，橡皮筋OA段的拉力記為FOA，OB段的拉力記為FOB。完成下列作圖和填空：（1）利用表中數(shù)據(jù)在給出的坐標紙上（見答題卡）畫出Fl圖線，根據(jù)圖線求得l0=_cm。（2）測得OA=6.00 cm，OB=7.60 cm，則FOA的大小為_N。（3）根據(jù)
19、給出的標度，在答題卡上作出FOA和FOB的合力的圖示。（4）通過比較與_的大小和方向，即可得出實驗結論。7（2015安徽卷）在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，某同學用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上，將橡皮條的一端固定在木板上一點，兩個細繩套系在橡皮條的另一端，用兩個彈簧測力計分別拉住兩個細繩套，互成角度地施加拉力，使得橡皮條伸長，結點到達紙面上某一位置，如圖所示，請將以下的實驗操作和處理補充完整：用鉛筆描下結點位置，記為O；記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)F1和F2，沿每條細繩的方向用鉛筆分別描出幾個點，用刻度尺把相應的點連成線；只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結點仍拉到位置O，記錄測力計
20、的示數(shù)F3，_；按照力的圖示要求，作出拉力F1、F2、F3；根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1、F2的合力F；比較_的一致程度，若有較大差異，對其原因進行分析，并作出相應的改進后再進行試驗。1（1）三條細繩的方向（拉力的方向） （2）AD【解析】（1）記下鉤碼質(zhì)量、結點O的位置、讀出并記錄彈簧測力計A和B的示數(shù)、記錄三條細繩的方向（拉力的方向）。（2）重力的方向是豎直的，所以木板要豎直，否則不好作圖，對實驗有影響，故A正確；彈簧測力計外殼的重力并沒有作用在彈簧上，不會造成誤差，故B錯誤；拉線方向必須與木板平面平行，這樣才確保力的大小準確性，但不一定要水平，不會產(chǎn)生誤差，故C錯誤；改變彈簧測力計B拉
21、力進行多次實驗時，結點O的位置發(fā)生變化對實驗沒有影響，同一次實驗時，O點位置不變，故D正確。2（1）C （2）B （3）可以【解析】（1）合力與分力是等效替代的關系，所以本實驗采用的等效替代法。C正確。（2）根據(jù)平行四邊形定則，作出兩個力的合力，如圖所示：從圖上可知，N，合力F=12N，根據(jù)幾何關系知與F的夾角分別為從圖上可知，B正確。（3）同一次實驗中，O點的位置不能改變，但重復進行實驗時，O點位置是可以變動的。3（1）3.00 （2）逐漸減小 先變小后變大【解析】（1）根據(jù)彈簧秤的讀數(shù)方法可知，彈簧秤乙的讀數(shù)是3.00 N；（2）在（1）問中若保持OA與OB的夾角不變，逐漸增大OA與OC的
22、夾角，甲乙兩個彈簧秤彈力的合力不變，如圖所示，則可知彈簧秤甲的讀數(shù)大小逐漸減小，彈簧秤乙的讀數(shù)大小先變小后變大。4（1）D （2）不必 （3） 3.8 （4）不合理 只用一個彈簧測力計拉時會超過其量程【解析】（1）本實驗要驗證力合成的平行四邊形定則，只有兩分力大小相等時，橡皮條與兩繩夾角的平分線在同一直線上，而本實驗對兩個分力大小沒有要求，只需要同一實驗中力的作用效果相同即可，A錯誤。本實驗屬于驗證試驗，不需要取特殊角度，B錯誤。細繩只是為了連接測力計和橡皮條的，長短沒有要求，適當即可，C錯誤。同時改變兩個分力大小，合力可能保持不變，結點仍在位置O1，D正確。（2）實驗只需保證每一次實驗中合力
23、與分力作用效果相同，不同實驗中力的作用效果可以不同，所以位置O2與位置O1不必相同。（3）根據(jù)力的圖示做出圖象如下：并測量得到合力大小為4 N。（4）兩繩夾角小于90，一個彈簧測力計示數(shù)接近量程，另一個超過量程的一半，實驗操作不合理，因為兩分力夾角為銳角時，合力大小大于分力，一個分離已經(jīng)接近量程，那么只用一個彈簧測力計拉時（合力大?。^其量程。5BC B【解析】為了使實驗結果更具有普遍性，在實驗過程中不應讓橡皮條的拉力方向具有特殊的角度或位置，A錯誤；只有每一次實驗時用一個力和用兩個力拉的效果相同即可，即O點位置相同，不需要每次實驗的O點位置都相同，B正確；使用測力計時，施力方向應沿測力計
24、軸線；讀數(shù)時，視線應正對彈簧測力計的刻度，C正確；合力可以大于任一個分力，也可以等于分力，還可以小于任一分力，D錯誤；AD實驗中選取的力的標度過大，導致畫力時，線段太短，不利于實驗精確度；B圖和C圖選用的標度相同，但C中力太小，不利于作平行四邊形，故B符合題意；6（1）10.00 （2）1.8 （3）如圖 （4）【解析】（1）做出Fl圖像，求得直線的截距即為l0，可得l0=10.00 cm；（2）可計算彈簧的勁度系數(shù)為；若OA=6.00 cm，OB=7.60 cm，則彈簧的彈力；則此時；（3）如圖所示；（4）通過比較和的大小和方向，可得出實驗結論。7沿此時細繩的方向用鉛筆描出幾個點，用刻度尺把這些點連成直線 F和F3【解析】需要記錄拉力的方向。應該比較用平行四邊形定則做出的合力F和實際值F3的大小和方向是否一樣。14
備戰(zhàn)2020年高考物理 一遍過考點08 實驗：驗證平行四邊形定則（含解析）
