高考物理总复习第二章相互作用实验三验证力的平行四边形定则材料

试验三验证力平行四边形定则1/322/32

误差分析 (1)误差起源

除弹簧测力计本身误差外，还有读数误差、作图误差等。 (2)减小误差方法 (1)结点O

①定位O点时要力争准确。

②同一次试验中橡皮条拉长后O点必须保持不变。3/32(2)拉力①用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向。②应尽可能使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行同一平面内。③两个分力F1、F2间夹角θ不要太大或太小。(3)作图①在同一次试验中，选定标度要相同。②严格按力图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出协力。4/32

注意事项

操作不忘“三”“二”“一”

用两个弹簧测力计拉橡皮条时“三统计”(统计两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点O位置)，用一个弹簧测力计拉橡皮条时“二统计”(统计弹簧测力计示数和细绳方向)及“一注意”(结点O位置必须在同一位置)等。5/32热点一教材原型试验【例1】某同学做“验证力平行四边形定则”试验如图1甲所表示，其中A为固定橡皮条图钉，O为橡皮条与细绳结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上依据试验结果画出图。图16/32(1)假如没有操作失误，图乙中F与F′两力中，方向一定沿AO方向是________。(2)本试验采取科学方法是________。A.理想试验法 B.等效替换法C.控制变量法 D.建立物理模型法(3)试验时，主要步骤是：A.在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；B.用图钉把橡皮条一端固定在板上A点，在橡皮条另一端拴上两条细绳，细绳另一端系着绳套；C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点抵达某一位置O，统计下O点位置，读出两个弹簧测力计示数；7/32D.按选好标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计拉力F1和F2图示，并用平行四边形定则求出协力F；E.只用一只弹簧测力计，经过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计示数，记下细绳方向，按同一标度作出这个力F′图示；F.比较F′和F大小和方向，看它们是否相同，得出结论。上述步骤中，①有主要遗漏步骤序号是________和________；②遗漏内容分别是___________________________________________________和___________________________________________________________________。8/32解析(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点拉力一定沿AO方向；而两根弹簧测力计拉橡皮条至O点拉力，依据平行四边形定则作出两弹簧测力计拉力协力，因为误差存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向是F′。(2)一个力作用效果与两个力作用效果相同，它们作用效果能够等效替换，故选项B正确。(3)①依据“验证力平行四边形定则”试验操作规程可知，有主要遗漏步骤序号是C、E。②在C中未记下两条细绳方向，E中未说明是否把橡皮条结点拉到同一位置O。答案

(1)F′

(2)B

(3)①C

E

②C中应加上“记下两条细绳方向”

E中应说明“把橡皮条结点拉到同一位置O”9/32【变式训练1】完成以下“验证力平行四边形定则”试验几个主要步骤：图210/32(1)如图2甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点O位置、两弹簧测力计读数F1、F2以及两细绳套方向。(2)如图乙，用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条结点拉到________，记下细绳套方向(如图丙中c)，读得弹簧测力计示数F＝________。(3)如图丙，按选定标度作出了F1、F2图示，请在图丙中：①按一样标度作出力F图示；②按力平行四边形定则作出F1、F2协力F′。(4)若F′与F_______________________，则平行四边形定则得到验证。11/32解析(2)如题图乙，用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条结点拉到同一位置O，记下细绳套方向，由图示弹簧测力计可读得弹簧测力计示数F＝4.0N。(3)①作出力F图示如图所表示。②依据力平行四边形定则，作出F1、F2协力F′，如图所表示。(4)若有F′与F在误差范围内大小相等，方向相同，则平行四边形定则得到验证。答案

(2)同一位置O

4.0N

(3)看法析(4)在误差范围内大小相等，方向相同12/32热点二试验拓展创新

试验拓展创新两种方法

以本试验为背景，以试验中操作注意事项、误差起源设置条件，或经过改变试验条件、试验仪器设置题目。1.对试验原理了解、试验方法迁移13/3214/32【例2】(·昆明市教学质量检测)某学生试验小组设计了一个“验证力平行四边形定则”试验，装置如图3甲所表示，在竖直放置木板上部附近两侧，固定两个力传感器，同一高度放置两个能够移动定滑轮，两根细绳跨过定滑轮分别与两力传感器连接，在两细绳连接结点O下方悬挂钩码，力传感器1、2示数分别为F1，F2，调整两个定滑轮位置能够改变两细绳间夹角。试验中使用若干相同钩码，每个钩码质量均为100克，取g＝9.8m/s2。15/32图316/32(1)关于试验，以下说法正确是(

)A.试验开始前，需要调整木板使其位于竖直平面内B.每次试验都必须确保结点位于O点C.试验时需要统计钩码数量、两力传感器示数和三细绳方向D.试验时还需要用一个力传感器单独测量悬挂于O点钩码总重力(2)依据某次试验得到数据，该同学已经按照力图示要求画出了F1、F2，请你作图得到F1、F2协力F(只作图，不求大小)，并写出该协力不完全竖直一个可能原因____________________________________________________。17/32解析(1)试验开始前，需要调整木板使其位于竖直平面内，以确保钩码重力等于细线中拉力，选项A正确；该装置每次试验不需要确保结点位于O点，选项B错误；试验时需要统计钩码数量、两力传感器示数和三细绳方向，选项C正确；悬挂于O点钩码总重力能够依据钩码质量得出，不需要力传感器测量，选项D错误。(2)利用平行四边形定则作出F1和F2协力F。该协力方向不完全在竖直方向可能原因是定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等。答案

(1)AC

(2)如解析图所表示定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等(回答出一项合理答案即可)18/32(1)弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋结点抵达O点处，记下弹簧测力计示数F；【变式训练2】某试验小组用一支弹簧测力计和一个量角器等器材验证力平行四边形定则，设计了如图4所表示试验装置，固定在竖直木板上量角器直边水平，橡皮筋一端固定于量角器圆心O正上方A处，另一端系绳套1和绳套2，主要试验步骤以下：图419/32(2)弹簧测力计挂在绳套1上，手拉着绳套2，迟缓拉橡皮筋，使橡皮筋结点抵达O处，此时绳套1沿0°方向，绳套2沿120°方向，记下弹簧测力计示数F′；(3)依据力平行四边形定则计算绳套1拉力为________；(4)比较________即可初步验证；(5)只改变绳套2方向，重复上述试验步骤；(6)将绳套1由0°方向迟缓转动到60°方向，同时绳套2由120°方向迟缓转动到180°方向，此过程中保持橡皮筋结点在O处不动，保持绳套1和绳套2夹角120°不变，关于绳套1拉力大小改变，以下结论正确是________。(填选项前序号)A.逐步增大 B.先增大后减小C.逐步减小 D.先减小后增大20/3221/321.(·河南模拟)某同学找到一条遵照胡克定律橡皮筋并利用以下试验器材验证平行四边形定则：刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子、质量不一样小重物若干、木板。试验方案以下：甲乙图522/32①将橡皮筋两端分别与两条细绳相连，测出橡皮筋原长；②将橡皮筋一端细绳用钉子固定在竖直木板上A点，在橡皮筋中点O用细绳系住重物，使重物自然下垂，如图5甲所表示；③将橡皮筋另一端细绳固定在竖直木板上B点，如图乙所表示。(1)为完成本试验，以下还必须测量物理量为______。(填选项前字母)A.小重物质量B.细绳长度C.图甲中OA段橡皮筋长度D.图乙中OA和OB段橡皮筋长度23/32(2)在完成本试验过程中，必须注意事项是________。(填选项前字母)A.橡皮筋两端连接细绳长度必须相同B.图乙中A、B两点必须等高C.图乙中连接小重物细绳必须在OA、OB夹角角平分线上D.统计图甲中O点位置和OA方向E.统计图乙中O点位置和OA、OB方向(3)若钉子位置固定，利用现有器材改变试验效果，可采取方法是__________。24/32解析(1)橡皮筋遵照胡克定律，要测量拉力能够经过测量橡皮筋长度和原长，得到橡皮筋伸长量，依据拉力大小与伸长量成百分比作力图示。故选C、D。(2)橡皮筋连接细绳要稍微长些，并非要求等长，A错误；图乙中A、B两点不用必须等高，B错误；图乙中连接小重物细绳能够在OA、OB夹角角平分线上，也能够不在，C错误；图甲中O点位置和OA方向不需要统计，D错误；需要统计图乙中O点位置和OA、OB方向，E正确。(3)在钉子位置不变情况下，要改变试验效果，只有改变小重物质量。故可采取方法是更换小重物。答案(1)CD

(2)E

(3)更换小重物25/322.小白用如图6所表示装置验证“力平行四边形定则”，其部分试验操作以下。(1)请完成以下相关内容：图626/32a.在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端位置O，如图甲所表示。b.卸下钩码，然后将两绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O，统计细绳套AO、BO方向及两弹簧测力计对应读数。图乙中B弹簧测力计读数为__________N。c.小白在坐标纸上画出两弹簧拉力FA、FB大小和方向如图丙所表示，请你用作图工具在丙图中坐标纸上作出FA、FB协力F′。d.已知钩码重力，可得弹簧所受拉力F如图丙所表示。e.最终观察比较F和F′，得出结论。(2)本试验采取科学方法是__________。A.理想试验法 B.控制变量法C.等效替换法 D.建立物理模型法27/32答案(1)11.40图看法析(2)C解析b.图中B弹簧测力计读数为11.40N；c.图线如图所表示。28/323.(·全国卷Ⅲ，22)

某探究小组做“验证力平行四边形定则”试验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1mm)纸贴在水平桌面上，如图7(a)所表示。将橡皮筋一端Q固定在y轴上B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上A点时，橡皮筋处于原长。 (1)用一只测力计将橡皮筋P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F大小可由测力计读出。测力计示数如图(b)所表示，F大小为________N。 (2)撤去(1)中拉力，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)中两条虚线所表示方向，由测力计示数读出两个拉力大小分别为F1＝4.2N和F2＝5.6N。29/32(ⅰ)用5mm长度线段表示1N力，以O为