实验三、验证力的平行四边形定则——2019年高三一轮实验复习练

1、2019 年高三一轮实验复习练实验三、验证力的平行四边形定则1某探究实验小组在实验室运用如图所示的实验装置，验证非平衡状态下力的平行四边形定则，实验操作如下：（ 1 ） 将三个力传感器固定在一个竖直放置的平板上，调整位置，让 A、 B、 C三个传感器的支架方向与竖直方向的夹角分别为0°、 60°、30°，然后将三个传感器调零。（ 2）将两个完全相同的小球置于传感器A 与 BC的上端，稳定后启动传感器，用力将平板竖直向上提起，保持两小球不脱离支架，传感器将记录一系列相同时刻的力。（ 3）下列说法中正确的是A传感器A 的示数即为该时刻小球所受的合外力B传感器A 的示数

2、等于该时刻小球所受的支持力C相同时刻甲球所受的合外力大于乙球所受合外力D相同时刻甲球所受的合外力等于乙球所受合外力（ 4）传感器某时刻的数据为，请选择合适的标度，在方格中画出、 的图示，运用平行四边形定求与 的合力 。（ 5）经过比较，得出结论在非平衡状态下力的合成与分解（填 “符合 ” 或 “不符合 ”）平行四边形定则。【答案】BD 见解析符合【解析】（ 2）用力将平板竖直向上提起时，则平板与两个小球组成的整体的加速度竖直向上，而两个小球的质量相同，根据牛顿第二定律可知，可知在相同时刻，两个小球的加速度相等，则合力相等；小球受支持力与重力作用，二者的矢量和即为合力，而传感器A 在竖直方向，故

3、A的示数等于该时刻小球所受的支持力，故AC错误，BD正确；故选BD。（4）分别画出、 的图示，如图运用平行四边形定则求出与 的合力如图中的F 所示，在误差允许范围内F 与 相等，即在非平衡状态下力的合成与分解符合平行四边形定则。2某同学在做“验证力的平行四边形定则” 实验时，将橡皮筋改为劲度系数为400 N/m 的轻质弹簧AA'，将弹簧的一端A'固定在竖直墙面上。不可伸长的细线OA、 OB、 OC，分别固定在弹簧的A 端和弹簧秤甲、乙的挂钩上，其中O 为 OA、 OB、 OC三段细线的结点，如图 1 所示。在实验过程中，保持弹簧AA' 伸长 1.00 m 不变。1 ）若

4、OA、 OC 间夹角为90°，弹簧秤乙的读数是N。（如图2 所示）2）在（1）问中若保持OA与 OB 的夹角不变：逐渐增大OA与 OC的夹角，则弹簧秤甲的读数大小将，弹簧秤乙的读数大小将3.00 一直变小先变小后变大3.00N；1 ）根据弹簧秤的读数方法可知，弹簧秤乙的读数是（ 2）在（1）问中若保持OA与 OB 的夹角不变，逐渐增大OA与 OC的夹角，甲乙两个弹簧秤弹力的合力不变，如图所示，则可知弹簧秤甲的读数大小逐渐减小，弹簧秤乙的读数大小先变小后变大。,OB 和 OC为细绳,图乙是在白纸3 “探究力的平行四边形定则”的实验如图甲所示,其中 A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳

5、的结点上根据实验数据画出的图（1）实验中必须保证两次将橡皮筋与细绳的结点O拉到同一位置,本实验主要采用的科学方法是（）A理想实验法B等效替代法C控制变量法D建立物理模型法（2）图乙作出的F与F'两力中,方向一定沿AO方向的是（3）若认为图乙中F与F'大小相等,方向略有偏差,如果此偏差仅由F1 大小引起,则原因是F1的大小比真实值偏。（选填“大 ” 或 “小 ”）【答案】BF'由图可知,将 F1 减小 ,合力 F 与F更接近重合,则原因是F1 的大小比真实值偏大【解析】【详解】（ 1 ）合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的等效替代法故选B（ 2） F 是通过作图的

6、方法得到合力的理论值，而F是通过一个弹簧称沿AO 方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到O 点，使得一个弹簧称的拉力与两个弹簧称的拉力效果相同，测量出的合力故方向一定沿AO 方向的是F，由于误差的存在F和F方向并不在重合；（ 3）由图可知,将 F1 减小,合力F与F更接近重合,则原因是F1的大小比真实值偏大.4有同学利用如图所示的装置来验证平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A 和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、 F2和 F3，回答下列问题：1 ）改变钩码个数，实验能完成的是_（ 填正确答案标号）。A钩码的个数N1N2

7、2，N34C钩码的个数N1N2N34B钩码的个数N1N33，N24D钩码的个数N13，N24，N38（ 2）在作图时，你认为下图中是错误的。（填“甲”或“乙”）【答案】BC乙【解析】（1 ）对 O 点受力分析，OA OB OC 分别表示三个力的大小，由于三共点力处于平衡，因此三个力的大小构成一个三角形。以钩码的个数表示力的大小，只能两分力沿直线时才能构成三角形，不符合实验方法，故A 错误；以钩码的个数表示力的大小，则三力为边构成等腰三角形，故B 正确；以钩码的个数表示力的大小，则三力为边构成等边三角形，故C 正确；以钩码的个数表示力的大小，不能构成三角形，故D 错误。所以选BC.（ 2）以 O

8、 点为研究对象，F3的是实际作用效果在OC这条线上，由于误差的存在，F1、 F2的理论值要与实际值有一定偏差，故甲图符合实际，乙图不符合实际，所以乙错误。5某同学用两个弹簧测力计、细线和橡皮条做共点力合成的实验，最后画出了如图所示的图。(1) 在图上标出的F1、F2、F 和F四个力中，力 不是由弹簧测力计直接测得的，比较力F 与力F的大小和方向基本相同，这就验证了共点力合成的平行四边形定则。(2) 某同学对此实验的一些说法如下，其中正确的是。A如果手头只有一个弹簧测力计，改变方法也可以完成实验B用两个测力计拉线时，橡皮条应沿两线夹角的平分线C拉橡皮条的线要长一些，用以标记同一细线方向的两点要相

9、距远些D拉橡皮条时，细线应沿弹簧测力计的轴线E在用一个测力计和同时用两个测力计拉线时，只需这两次橡皮条的伸长相同就行【答案】(1) F (2)ACD【解析】(1 )本实验是通过两个弹簧秤的拉力作出的平行四边形得出合力，只要合力与实际的拉力重合，则实验成功；由图可知F是由平行四边形定则得出的，故F不是由弹簧秤直接测得的；A 正确；只要橡皮筋的另一端两次都接B 错误；为了减小误差，拉橡皮条 弹簧的弹力才等于拉橡皮筋的拉力，( 2)如果只有一个弹簧秤，则可以交替测出各边的拉力，但要保证两次拉的时候效果相同，故到 O 点，达到效果相同，拉力方向没有限制，橡皮筋不需要与两绳夹角的平分线在同一直线上，故的

10、细绳需长些，标记方向的两点要远些，故 C 正确； 只有细绳和弹簧测力计的轴线应一条直线上，否则拉橡皮筋的拉力只是弹簧的一个分力，故D 正确；在用一个测力计和同时用两个测力计拉线时，每次拉橡皮筋的时要使橡皮筋形变的长度和方向都相同，即要到同一位置，这样两次的效果带等效，才符合“等效替代”法，故 E 错误；故选ACD6某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N 的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)。具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有。A橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B重复实验再次进行

11、验证时，结点O 的位置可以与前一次不同C使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O，力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是。【答案】BCB【解析】 A、 F1、 F2方向间夹角大小适当即可，不一定要橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上，故A错误；B 、合力与分力的关系为等效替代的关系，效果是相同的，所以在同一次实验时，需要让两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条产生的作用效果相同，则必

12、定结点O 的位置要相同；而在重复实验再次进行验证时，结点O 的位置可以与前一次不同，故B 正确；C、使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线，可以减小引摩擦产生的误差，读数时视线应正对测力计刻度，可以减小偶然误差，故C正确；D、用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力不一定必须都小于只用一个测力计时的拉力，故D 错误。 A、为了便于确定拉力的方向，拉橡皮条的细绳要稍长一些，同时在纸上描点时，所描的点不要太靠近结点，该图中所描的点太靠近结点，故A 错误；B 、该图中所描的点到结点的距离适中，力的大小适中，而且两个力的角度的大小也适中，故B 正确；C、实验要方便、准确，两分力适当大点，读数时相对误差小，但

13、不宜太大，该图中的读数都太小，故C 错误；D、该图中两个分力之间的夹角太小，这样误差容易大，故D 错误。7长郡中学物理兴趣小组做“验证力的平行四边形定则”实验(1)图甲是实验装置，将橡皮条一端固定在长木板上，另一端与两根细绳相连，两细绳的另一端分别有一个绳套，实验时，先用两个弹簧测力计平行于木板拉绳套，将橡皮条与细绳的结点拉到O 点， 其中拉OC细绳的弹簧测力计指针位置如图甲所示，其读数为N；根据记录的两个弹簧测力计的示数、 和各自的方向，作出这两个力的图示，并用作图法作出两个力的合力F；再用一个弹簧测力计拉橡皮条，也使结点到0 点，记录这时弹簧测力计的示数和方向，并作出这个力的图示F，图乙中

14、的F 与 F 两力中，方向一定沿A0方向的是；(2)关于实验中的一-些要点，下列说法正确的是.A分力和合力的大小都不能超过弹簧测力计的量程B测量同一组数据、 和合力 F 的过程中，橡皮条与细绳结点的位置不能变化C橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置0 时，拉力要适当大些D拉橡皮条的细绳要长些，标记同-细绳方向的两点要近些(3)在做“验证力的平行四边形定则”的实验中，用M、 N 两个弹簧测力计拉橡皮条使其结点位于0 处，此时 + =o9，如图丙所示，0然后保持弹簧测力计N 的方向不变，当 角由图 17 中所示的值减小时，要使结点仍在0 处，则两弹簧测力计的读数中.A M 的读数增大，N 的读数减小

15、B M 的读数减小，N 的读数减小C M 的读数先增大后减小，N 的读数-直减小D M 的读数一直减小，N 的读数先增大后减小【答案】(1)2.60 ； . F ； ( 2) ABC；(3) A【解析】(1)由图可知，弹簧秤的读数为2.60N ， F为用平行四形得到的合力即为理论值，为用一个弹簧秤测出的合力即为实际值，所以一定沿AO 方向的为；(2)A 项：为了保护器材，弹簧的弹力不能超过测力计的量程，故A 正确；B 项：由于本实验利用“等效替代”法，所以每次都要使结点到在同一位置，故B 正确；C 项：为使弹簧秤的读数减小误差，拉力要适当大些，故C 正确；D 项：为了在记录拉力方向时减小误差，

16、细绳方向的两点要适当远些，故D 错误；(3)要保证结点不动，应保证合力不变，则由平行四边形定则可知，合力不变，则M 的拉力应增大，N 的读数减小，故A 正确。8在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学的实验情况如图所示，其中A 为固定橡皮筋的图钉，O 为橡皮筋与细绳的结点，OP和 OC为细绳。(1)本实验中，下列选项中可以减小实验误差的。A两个分力F1、 F2间的夹角尽量小些B两个分力F1、 F2要尽量大些C拉橡皮筋的细绳要稍短一些D实验中，弹簧秤必须与木板平行，读数时视线要与弹簧秤刻度盘垂直(2)本实验中，若将细绳换成橡皮筋，则实验结果发生变化。(选填“会 ” 或 “不会 ”)(3)为了

17、完成实验，在用两个完全相同的弹簧秤成一定角度拉橡皮筋时，必须记录的有A两细绳的方向B橡皮筋的原长C两弹簧秤的示数D结点O 的位置【答案】BD 不会ACD【解析】(1)根据平行四边形定则可知夹角太小将会导至合力过大，导致一个弹簧拉时可能超过量程，故夹角不能太小或太大，适当即可，故A 错误；为了减小读数误差，应让两力尽量大些，故B 正确；为了准确记下拉力的方向，故采用两点描线时两点应尽量距离大一些，故细绳应长些，故C 错误；作图时，我们是在白纸中作图，做出的是水平力的图示，为了减小因摩擦造成的误差，故应使各力尽量与木板面平行以及读弹簧秤示数时，视线要正对刻度，故D 正确；故选BD ；( 2)由于O

18、 点的作用效果相同，拉力与绳子的性质无关，故将两个细绳套换成两根橡皮条，不会影响实验结果( 3) 该实验的实验目的是验证力的平行四边形定则，要根据两个弹簧拉橡皮筋时两个拉力的大小和方向做出平行四边形求出其合力大小，然后与一个弹簧拉橡皮筋时的拉力大小进行比较，最后得出结论，故需要记录的是两弹力的大小和方向以及结点O 的位置，故ACD 正确， B 错误故选ACD 9在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学进行实验的主要步骤是：a如图甲所示，将橡皮筋的一端固定在木板上的A 点，另一端拴上两根绳套，每根绳套分别连着一个弹簧测力计b沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮筋的活动端拉到某一位置，将此位置标记

19、为O 点，读取此时弹簧测力计的示数，分别记录两个拉力F1、 F2的大小用笔在两绳的拉力方向上分别标记a、 b两点，并分别将其与O点连接，表示两力的方向实验中确定分力方向时，图甲中的b 点标记得不妥，其原因是用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至 图乙是在白纸上根据实验数据作出的力的图示 实验中的一次测量如图丙所示，两个测力计O 点，这样做的目的是，其中 是F1 和F2合力的实际测量值M、 N 的拉力方向互相垂直，即 + =90若保持测力计°M 的读数不变，当角由图中所示的值逐渐减小时，要使橡皮筋的活动端仍在O 点，可采用的办法是A增大N 的读数，减小 角C减小N 的读数，增大 角O、

20、 b 两点太近，误差大与F1、 F2共同作用的效果相同B减小N 的读数，减小 角【解析】为了减小测量的误差，记录方向时，记录点与O 点的距离适当大一些，图甲中的b 点标记得不妥，其原因是O、 b 两点太近，误差大用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O 点，这样做的目的是与、 共同作用的效果相同 和 合力的实际测量值是用一根弹簧秤拉的，不是根据平行四边形定则作出的，故F是 和 合力的实际测量值由题意可知：保持O 点位置不动，即合力大小方向不变，弹簧测力计M 的读数不变，因此根据要求作出力的平行四边形定则，画出受力分析图如下：所以由图可知角逐渐变小时，N 的示数减小，同时角减小故选：B10在“

21、验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学进行实验的主要步骤是：a如图甲所示，将橡皮筋的一端固定在木板上的A 点，另一端拴上两根绳套，每根绳套分别连着一个弹簧测力计b沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮筋的活动端拉到某一位置，将此位置标记为O 点，读取此时弹簧测力计的示数，分别记录两个拉力F1、 F2的大小用笔在两绳的拉力方向上分别标记a、 b两点，并分别将其与O点连接，表示两力的方向c再用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O 点，记录其拉力F的大小并用上述方法记录其方向用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O 点，这样做的目的是实验中利用图中标记的o 点和 b 点确定分力方向时，图甲中的b 点标

22、记得不妥，其原因是分图乙是在白纸上根据实验数据作出的力的图示，其中(填F或F， )是F1 和F2合力的实际测量值【答案】【解析】( 1 )合力与分力间的关系是等效替代，所以我们要让一个力(合力)与两个力(分力)产生相同的作用效果所以将橡皮筋的活动端都拉至 O 点，这样做的目的是：合力与分力的作用效果相同；( 2)确定力方向时，用画点的方法记录，两点确定一条直线，两个点距离适当的远一点能减小误差所以这位同学在实验中确定分力方向时，图甲所示的a 点标记得不妥，其原因是：Oa间距太小；( 3)数据处理时要注意：用平行四边形画出来的是理论值，图中F是平行四边形的对角线，故F 是应用力的合成的平行四边形

23、定则求出的F1和 F2 的合力，实际值是F11 某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x 轴，纵轴为y 轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图(a)所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的 B 点 (位于图示部分之外)，另一端P 位于 y 轴上的 A点时，橡皮筋处于原长。(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从 A点拉至坐标原点O，此时拉力F 的大小可由测力计读出。测力计的示数如图(b)所示，F的大小为 N。(2)撤去 (1)中的拉力，橡皮筋 P端回到 A点； 现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将 P 端拉至 O点。 此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线

24、所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1 4.2 N 和F25.6 N。( )用5 mm 长度的线段表示1 N 的力，以O 为作用点，在图(a)中画出力F1、 F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合( )F 合 的大小为N， F合 与拉力 F 的夹角的正切值为。若F 合 与拉力 F 的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。【解析】(1)弹簧秤的最小刻度0.1N，由图可得读数为2.00N；(2) 作 F1、 F2的图示，作出合力F， F长为 20mm，所以 F大小为4.0N， F 与拉力的夹角的正切为0.05，如图：点晴：验证力的平行四边形定则中的作图法要注意标明：力的标度，刻度，方向箭头，大小和物理量名称。12如图是“ 验证力的合成的平行四边形定则”实验示意图。将橡皮条的一端固定于A 点，图甲表示在两个拉力F1 、 F2