安徽省2013届高考物理总复习 第二单元 力 物体的平衡 第5节 实验三 验证力的平行四边形定则学案 新课标（北京专版）

1、2013届新课标高考物理总复习学案第二单元 力 物体的平衡第5节 实验三 验证力的平行四边形定则 (1)掌握弹簧测力计的正确使用方法。(2)验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则。 使一个力F和两个力F1、F2都让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，即它们的作用效果相同，所以一个力F就是这两个力F1和F2的合力。作出力F的图示，再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示，比较F和F的大小和方向是否都相同。 方木板，白纸，弹簧测力计(两只)，橡皮条，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(几个)、铅笔。(1)用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。(2)用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮

2、条的另一端拴 上两个细绳套。(3)用两只弹簧测力计分别钩住细绳套， 互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与 绳的结点伸长到某一位置O，如图 实31所示，记录两弹簧测力计 的读数，用铅笔描下O点的位置及 图实31 此时两细绳套的方向。 (4)只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳的方向。(5)改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验。(1)用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示。(2)用刻度尺从

3、O点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力F的图示。(3)比较F与F是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则。(1)使用弹簧测力计前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要设法调整指针，使之指在零刻度处。再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起，向相反方向拉，如果两个示数相同方可使用。(2)细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，去掉细绳套后，再将所标点与O点连接，即可确定力的方向。(3)用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在60°100°之间为宜。(4)在

4、同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。(5)在用力拉弹簧测力计时，拉力应沿弹簧测力计的轴线方 向。弹簧测力计中弹簧轴线、橡皮条、细绳套应该位于与纸面平行的同一平面内。要防止弹簧测力计卡壳，防止弹簧测力计或橡皮条与纸面有摩擦。(6)在同一实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。1读数误差弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大一些，读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录。2作图误差(1)结点O的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确，造成 作图误差。(2)两个分力的起始夹角太大，如大于120°，再重复做两次 实验，为保证结点O位置不变

5、(即保证合力不变)，则变化 范围不大，因而弹簧测力计示数变化不显著，读数误差较 大，导致作图产生较大误差。(3)作图比例不恰当、不准确等造成作图误差。 本实验用一个弹簧测力计也可以完成，具体操作如下：(1)把两条细绳套中的一条细绳套与弹簧测力计连接，另一条细绳套用手直接抓住，然后同时拉这两条细绳套，使结点至O点，记下两条细绳套的方向和弹簧测力计的示数F1。(2)放回橡皮条后，将弹簧测力计连接到另一细绳套上，用手再同时拉这两条细绳套，使结点至O点，并使两条细绳套位于记录下来的方向上，读出弹簧测力计的示数F2。其他步骤与提供两只弹簧测力计相同。例1在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木

6、板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条。(1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中，应该将橡皮条和绳的结点沿相同方向拉到_位置(填“同一”或“不同”)。(2)同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是_(填字母代号)。A用两个弹簧秤通过细绳拉橡皮条时，拉力间的角度 要小一些B弹簧秤、细绳、橡皮条要尽量与木板平行C用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大D标记同一细绳方向的两点要远些解析(1)只有拉到同一位置时，两次的作用效果才能相同，即第二次的一个力才是第一次两个力的

7、合力。(2)用两个弹簧秤通过细绳拉橡皮条时，两力间的角度应较大一些，便于实验结果更准确，故A错误；弹簧秤、细绳、橡皮条要尽量与木板平行，如果不平行会导致在木板上画出的力的图示与实际不符，故B正确；两弹簧秤示数之差的大小对实验没有影响，故C错误；标记同一细绳方向的两点比较近时，所画直线的方向误差就较大，故D正确。答案(1)同一(2)BD 例2将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计，沿着不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图实32所示，这时弹簧测力计的示数可从图中读出。图实32(1)由图可

8、读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_ N和_ N。(2)在如图实32所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。解析(1)弹簧测力计的最小刻度为0.1 N，读数时应估读一位，所以读数分别为2.50 N和4.00 N。(2)取一个小方格的边长表示0.50 N，作出两个力及它们的合力。如图所示。答案(1)2.504.00(2)见解析图例3“验证力的平行四边形定则”实验中(1)部分实验步骤如下，请完成有关内容：A将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线。B在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图实33甲所示，记录：_、_、_。图实33 解析(1

9、)根据验证力的平行四边形定则实验步骤可知：B中应记录的是：结点O的位置；钩码个数(或细线拉力大小)；拉力方向(或细线方向)。C中调整B、C位置的目的是使橡皮筋与细线的结点O与步骤B中记录的结点位置重合，需要记录的是细线方向和钩码个数(或细线拉力大小)。(2)若平行四边形定则得到验证，设每个钩码重为G，则F5G、F14G、F23G，由三角函数关系可知三力恰好构成直角三角形，则cos3/5，cos4/5，所以cos/cos3/4。每课一测1在“探究求合力的方法”的实验中，下列说法正确的是()A用三个已校好的弹簧测力计才能完成此实验B用两个校好的弹簧测力计就可以完成此实验C用一个校好的弹簧测力计不可

10、能完成此实验D实验中弹簧测力计的外壳与纸面间的摩擦将会影响实验的结果解析：由实验原理可知，当需要用两个弹簧测力计同时拉橡皮筋时，在确定结点O及两个分力的方向的情况下，可以用一个弹簧测力计先拉一侧，另一侧直接用细绳拉，先确定一个分力的大小，用同样的方法再确定另外一个分力的大小。答案：B2在做“验证力的平行四边形定则”的实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两只弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，则下列说法中正确的是()A同一次实验中，O点位置不允许变动B实验中，只需记录弹簧测力计的读数和O点的位置C实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两只弹簧测力计之间的夹角必须取90°D实验中

11、，要始终将其中一只弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后调节另一只弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点解析：实验中合力的大小必须保持不变，即O点位置不允许变动，A正确。实验中，不但要记录弹簧测力计的读数和O点位置，还要记录两拉力的方向，B错误。本实验中在力的作用效果相同下，两弹簧测力计之间的夹角是任意的，C错误。选项D中的操作，可能会超过弹簧测力计的弹性限度，因而错误。答案：A3在做“互成角度的两个共点力的合成”的实验中有以下实验步骤，其合理顺序是：C、_、_、_、_、A。(用相应字母表示)A通过改变两个拉力的大小和方向，从而改变橡皮条的伸长，再重复做几次；B只用一个弹簧秤，通过

12、细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置O点，记下弹簧秤的读数和细绳的方向，按同样比例作出这个力F的图示；C在桌面上放一块方木板，在木板上垫一张白纸，把橡皮条一端固定在木板的A点；D记下两个弹簧秤的读数以及结点的位置O点，描下两条细绳的方向，在纸上按比例作出力F1和F2的图示，用平行四边形定则求出(作出)合力F；E比较力F与用平行四边形定则求出的力F，看它们在实验误差范围内是否相等；F用两条细绳结在橡皮条的另一端(即结点)，通过细绳用两个弹簧秤互成角度拉橡皮条，橡皮条伸长，使结点到达某一位置O点；解析：根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作规律可知，实验步骤的合理顺序是CFDBEA。答案：FDBE4

13、.如图实34所示，在“验证平行四边形定则”的实验中，保持弹簧测力计A的拉伸方向不变，保持O点位置不动，(1)使弹簧测力计B按图示位置开始沿顺时针方向缓慢转过近90°，在这个过程中，A读数的变化是_，B读数变化是_。图实34(2)使弹簧测力计B按图示位置开始沿逆时针方向缓慢转过近10°，在这个过程中，A读数的变化是_，B读数变化是_。解析：(1)由平行四边形定则可知，弹簧测力计B按图示位置开始沿顺时针方向缓慢转过近90°的过程中，弹簧测力计A的读数由FA1逐渐变为FA3，即一直减小；弹簧测力计B的读数由FB1逐渐变为FB3，即先减小后增大，当两弹簧垂直时，弹簧测力计

14、B读数最小。(2)同理，使弹簧测力计B按图示位置开始沿逆时针方向缓慢转过近10°，弹簧测力计A的读数由FA1逐渐变为FA3，即一直增大；弹簧测力计B的读数由FB1逐渐变为FB3，也是一直增大。答案：(1)一直减小先减小后增大(2)一直增大一直增大5(2011·江苏高考)某同学用如图实35所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计 A 挂于固定点 P，下端用细线挂一重物 M。弹簧测力计 B 的一端用细线系于 O 点，手持另一端向左拉，使结点 O 静止在某位置。分别读出弹簧测力计 A 和 B 的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录 O点的 图实35位置和拉线的方向。(

15、1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为_N。(2)下列不必要的实验要求是_。(请填写选项前对应的字母)A应测量重物 M 所受的重力B弹簧测力计应在使用前校零C拉线方向应与木板平面平行D改变拉力，进行多次实验，每次都要使 O 点静止在同一位置(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计 A 的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法。解析：(1)弹簧秤读数为3.6 N，可以不估读。(2)验证力的平行四边形定则，需要分别测量各个力的大小和方向，所以A选项是必要的；根据仪器使用常识，弹簧在使用前需校零，B选项是必要的；实验中力必须在同一平面内的，C选项也是必要的；实验是验证三个力的关系，只要

16、测出三个力就可以了，所以不需要固定O点位置，D选项不必要，本题应该选D。答案：(1)3.6(2)D(3)改变弹簧测力计B拉力的大小；减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的方向等)。6某同学在做“互成角度的两个力的合成”的实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧测力计拉力的大小，如图实36(a)所示。图实36(1)试在图(a)中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示，并用F表示此力。(2)有关此实验，下列叙述正确的是_。A两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大B橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力C两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O，这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同D若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可(3)图(b)所示是甲和乙两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个比较符合实验事实？(力F是用一只弹簧测力计拉时的图示)答：_。(4)在以上比较符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是：(至少写出两种情况)答：_。解析：(1)以F1、F2为邻边作平行四边形，其对角线OF即为所求的合力(如图所示)。(2)两只弹簧测力计的拉力与橡皮筋的拉力的合力为零，它们之间不是合力