（江蘇專版）2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第8講 實(shí)驗(yàn)二 力的平行四邊形定則講義

（江蘇專版）2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第8講 實(shí)驗(yàn)二 力的平行四邊形定則講義考情剖析考查內(nèi)容考綱要求考查年份考查詳情能力要求實(shí)驗(yàn)、探究：力的平行四邊形定則14年T11實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證力的平行四邊形定則為背景，探究拉伸過程對(duì)橡皮筋彈性的影響實(shí)驗(yàn)與探究弱項(xiàng)清單作圖能力欠缺實(shí)驗(yàn)儲(chǔ)備一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?會(huì)用彈簧秤和細(xì)線測(cè)出力的大小和方向2驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力的合成，遵從平行四邊形定則(或“探究合力與分力之間的關(guān)系”)二、實(shí)驗(yàn)原理如果兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力F1、F2作用于橡皮筋的結(jié)點(diǎn)上，與只用一個(gè)力F作用于橡皮筋的結(jié)點(diǎn)上，所產(chǎn)生的效果_(橡皮筋在相同方向上伸長(zhǎng)相同的長(zhǎng)度)，那么，F(xiàn)就是F1和F2的合力根據(jù)_定則作出兩共點(diǎn)力F1和F2的合力F的圖示，應(yīng)與F的圖示等大同向三、實(shí)驗(yàn)器材方木板一塊；白紙；_；橡皮筋；細(xì)繩套(兩個(gè))；三角板；刻度尺；圖釘若干；細(xì)芯鉛筆四、實(shí)驗(yàn)步驟1用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的方木板上2用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，把兩條細(xì)繩套結(jié)在橡皮條的另一端3用兩個(gè)彈簧秤分別鉤住兩個(gè)細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O(如圖所示)4用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)O的位置和兩條細(xì)繩套的方向，并記錄彈簧秤的讀數(shù)在白紙上按比例作出兩個(gè)彈簧秤的拉力F1和F2的圖示利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力F.(或利用刻度尺和三角板作出F1和F2的圖示)5只用一個(gè)彈簧秤，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到與前面相同的位置O，記下彈簧秤的讀數(shù)和細(xì)繩的方向按同樣的比例用刻度尺從O點(diǎn)起做出這個(gè)彈簧秤的拉力F圖示6比較F與用平行四邊形定則求得的合力F，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等(或把表示F1、F2、F的圖示的箭頭用虛線連接起來，觀察分析F與F1、F2之間的關(guān)系，是否構(gòu)成平行四邊形)7改變兩個(gè)分力F1和F2的大小和夾角，再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次，比較每次的F與F是否在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等(或觀察分析每次F與F1、F2之間的關(guān)系，是否構(gòu)成平行四邊形)五、實(shí)驗(yàn)結(jié)論在實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍內(nèi)F和F大小相等、方向相同六、數(shù)據(jù)處理改變兩個(gè)分力的大小及角度，分別取三組數(shù)據(jù)，填入下表中.實(shí)驗(yàn)次數(shù)F1(N)F2(N)用平行四邊形定則求出的合力F(N)用實(shí)驗(yàn)方法求出的合力F(N)F與AO連線的夾角(度)F與AO連線的夾角(度)123結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，F(xiàn)與F可以認(rèn)為是重合的，由此驗(yàn)證了求F1和F2的合力，應(yīng)遵循平行四邊形定則七、誤差分析1實(shí)驗(yàn)中，如果直接以橡皮條的端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，會(huì)使結(jié)點(diǎn)位置的確定造成誤差所以，應(yīng)在橡皮條一端掛一短繩，再連兩細(xì)繩套，以三繩交點(diǎn)作為結(jié)點(diǎn)2用彈簧秤測(cè)量力的大小時(shí)，應(yīng)注意以下幾種影響誤差的因素：(1)使用前是否在水平面內(nèi)校零(2)細(xì)繩不與木板接觸，但要通過彈簧的軸線，而且彈簧不要與外殼接觸，所以細(xì)繩套要長(zhǎng)一些，以便將彈簧秤拉到木板邊緣以外，同時(shí)，用手托著秤身向外拉繩3為使讀數(shù)的相對(duì)誤差減小，拉力要適當(dāng)?shù)卮笠恍骖櫤狭Σ灰^大合力過大，一會(huì)超出橡皮條的彈性限度，二會(huì)超出彈簧秤的測(cè)量范圍4在橡皮條伸長(zhǎng)相同的情況下，為使兩個(gè)測(cè)力計(jì)有較大的讀數(shù)，兩測(cè)力計(jì)的夾角不宜過小，但也不宜過大一般情況下，應(yīng)在60°120°之間5記錄細(xì)繩方向時(shí)，視線要與板面垂直可用細(xì)鉛筆沿線輕點(diǎn)數(shù)個(gè)點(diǎn)，然后再用直尺連線八、注意事項(xiàng)1不要直接以橡皮條端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，可拴一短細(xì)繩連兩細(xì)繩套，以三繩交點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，應(yīng)使結(jié)點(diǎn)小些，以便準(zhǔn)確地記錄結(jié)點(diǎn)O的位置2不要用老化的橡皮條，檢查方法是用一個(gè)彈簧秤拉橡皮條，要反復(fù)做幾次使橡皮條拉伸到相同的長(zhǎng)度看彈簧秤讀數(shù)有無變化3同一次實(shí)驗(yàn)中橡皮條拉長(zhǎng)后的結(jié)點(diǎn)位置O必須保持不變4彈簧秤在使用前應(yīng)將其水平放置，然后檢查、校正零點(diǎn)，將兩彈簧秤互相鉤著水平拉伸選擇兩只讀數(shù)完全一致的彈簧秤使用5施加拉力時(shí)要沿彈簧秤軸線方向，應(yīng)盡量位于與紙面平行的同一平面內(nèi)6使用彈簧秤時(shí)，拉力適當(dāng)?shù)么笠恍?畫力的圖示時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度，盡量使圖畫大一些，要嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形，求出合力技能優(yōu)化【典型例題1】某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖甲乙(1)如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F兩力中，方向一定沿AO方向的是_(2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是_ A理想實(shí)驗(yàn)法 B等效替代法 C控制變量法 D建立物理模型法(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，主要步驟是： 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用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套； C用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)達(dá)到某一位置O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)； D按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F； E只用一只彈簧測(cè)力計(jì)，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長(zhǎng)，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F的圖示； F比較F和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論上述步驟中：有重要遺漏的步驟的序號(hào)是_和_；遺漏的內(nèi)容分別是_和_【典型例題2】如圖所示，某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)利用DIS實(shí)驗(yàn)裝置研究支架上力的分解A、B為兩個(gè)相同的雙向力傳感器，該型號(hào)傳感器在受到拉力時(shí)讀數(shù)為正，受到壓力時(shí)讀數(shù)為負(fù)A連接質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩，可沿固定的板做圓弧形移動(dòng)B固定不動(dòng)，通過光滑鉸鏈連接長(zhǎng)為0.3 m的桿將細(xì)繩連接在桿右端O點(diǎn)構(gòu)成支架保持桿在水平方向，按如下步驟操作：測(cè)量細(xì)繩與水平桿的夾角AOB；對(duì)兩個(gè)傳感器進(jìn)行調(diào)零；用另一根細(xì)繩在O點(diǎn)懸掛一個(gè)鉤碼，記錄兩個(gè)傳感器的讀數(shù)；取下鉤碼，移動(dòng)傳感器A改變角；重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，得到表格.F11.0010.5801.002F20.8680.2910.86530°60°150°(1)根據(jù)表格，A傳感器對(duì)應(yīng)的是表中力_(選填“F1”或“F2”)鉤碼質(zhì)量為_kg(結(jié)果保留一位有效數(shù)字，g10 m/s2)(2)本實(shí)驗(yàn)中多次對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)零，對(duì)此操作說明正確的是_ A因?yàn)槭孪韧浾{(diào)零 B何時(shí)調(diào)零對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響 C為了消除橫桿自身重力對(duì)結(jié)果的影響 D可以完全消除實(shí)驗(yàn)的誤差當(dāng)堂檢測(cè)1.(多選)如圖所示在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋一端固定于P點(diǎn)，另一端連接兩個(gè)彈簧秤，分別用力F1與F2拉兩個(gè)彈簧秤，使這端拉至O點(diǎn)，若要這端始終位于O點(diǎn)，但使力F2大小不變地沿順時(shí)針轉(zhuǎn)過某一小角度，相應(yīng)地使F1的大小及圖中角作以下的哪些變化是可能的()第1題圖 A增大F1的同時(shí)增大角 B增大F1的同時(shí)保持角不變 C增大F1的同時(shí)減小角 D減小F1的同時(shí)減小角2某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則，實(shí)驗(yàn)記錄紙如圖所示，O點(diǎn)為橡皮筋被拉伸后伸長(zhǎng)到的位置，兩彈簧測(cè)力計(jì)共同作用時(shí)，拉力F1后F2的方向分別過P1和P2點(diǎn)；一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋時(shí)，拉力F3的方向過P3點(diǎn)三個(gè)力的大小分別為：F14.00 N、F24.60 N，F(xiàn)35.30 N.第2題圖(1)請(qǐng)根據(jù)圖中給出的標(biāo)度作出F1和F2的合力F；(2)讀出F_N；(3)理想情況下，F(xiàn)應(yīng)該沿_方向3有同學(xué)利用如圖所示的裝置來探究力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個(gè)光滑的滑輪A和B，將繩子打一個(gè)結(jié)O，每個(gè)鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)鉤碼的個(gè)數(shù)讀出三根繩子的拉力FTOA、FTOB和FTOC，回答下列問題：(1)改變鉤碼的個(gè)數(shù)，能完成實(shí)驗(yàn)的是() A鉤碼個(gè)數(shù)N1N22，N34 B鉤碼個(gè)數(shù)N1N33，N24 C鉤碼個(gè)數(shù)N1N2N34 D鉤碼個(gè)數(shù)N13，N24，N35(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個(gè)步驟是() A標(biāo)記結(jié)點(diǎn)O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向 B量出OA、OB、OC三段繩子的長(zhǎng)度 C用量角器量出三段繩子之間的夾角 D用天平測(cè)出鉤碼的質(zhì)量(3)在作圖時(shí)，你認(rèn)為下圖中正確的是_(選填“甲”或“乙”) 甲乙第3題圖 第8講實(shí)驗(yàn)二：力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)儲(chǔ)備二、相同平行四邊形三、彈簧秤(兩只)技能優(yōu)化·典型例題1·(1)F(2)B(3)CEC中應(yīng)加上“記下兩條細(xì)繩的方向”E中應(yīng)說明“把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O”【解析】(1)由一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)計(jì)拉橡皮條至O點(diǎn)的拉力一定沿AO方向；而根據(jù)平行四邊形定則作出的合力，由于誤差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F.(2)一個(gè)力的作用效果與兩個(gè)力的作用效果相同，它們的作用效果可以等效替代，故B正確(3)根據(jù)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)的操作步驟可知有重要遺漏的步驟的序號(hào)是C、E.在C中未記下兩條細(xì)繩的方向，E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到了同一位置O.·典型例題2·(1)F10.05(2)C【解析】(1)A傳感器中的力均為正值，故A傳感器對(duì)應(yīng)的是表中力F1，系統(tǒng)平衡時(shí)，在豎直方向上mgF1sin，當(dāng)30°時(shí)，F(xiàn)11.001 N，可求得m0.05 kg.(2)在掛鉤碼之前，對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)零，目的是為了消除橫桿自身重力對(duì)結(jié)果的影響，故C正確當(dāng)堂檢測(cè)1ABC【解析】以結(jié)點(diǎn)O為研究對(duì)象，結(jié)點(diǎn)O受OP的拉力F、F1、F2三個(gè)力的作用而處于平衡，由于OP的拉力F不變，因此F1、F2的合力始終不變且恒為F，作出F2沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)某一小角度的矢量三角形，如圖所示：第1題圖2(1)見解析(2) 5.5 N6.0 N(3)OP3或F3【解析】第2題圖3(1)BCD(2)A(3)甲【解析】(1)實(shí)驗(yàn)中的分力與合力的大小關(guān)系必須滿足|FTOAFTOB|<FTOC<FTOAFTOB，因此選項(xiàng)B、C、D是可以完成實(shí)驗(yàn)的(3)實(shí)驗(yàn)中FTOC是豎直向下的，拉力FTOA和FTOB的合力F合由于誤差不與FTOC等大反向，因此甲正確，乙錯(cuò)誤