(新课标)2020届高考物理一轮总复习随堂训练第二章相互作用第6讲实验验证力的平行四边形定则(必修1

第6讲实验验证力的平行四边形定则

1. （多选）在做“互成角度的两个力的合成”实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的0点，以下操作中错误的是（）

A. 同一次实验过程中，0点位置允许变动

B. 实验中，弹簧测力计必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度

C. 实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节

另一弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到0点

D. 实验中，把橡皮条的另一端拉到0点时，两弹簧测力计之间夹角应取90°，以

便于算出合力的大小

［解析］从橡皮条固定点到0点的连线方向，是合力的作用线方向，如果0点变动，那么合力的大小方向会变化，就不能验证力的平行四边形定则，A错误；C

选项中，因一个弹簧测力计已拉到最大量程，再通过另一个弹簧测力计拉橡皮条到0点时，第一个弹簧测力计可能超过最大量程，造成损坏，或读数不准，C错误；互

成角度的两个力是利用平行四边形定则合成的，两个分力成任意角度都适用，不必成90°角，D错误.

［答案］ACD

2. 在“验证力的平行四边形定则”的实验中，合力与分力的作用效果相同，

这里作用效果是指（）

A. 弹簧测力计的弹簧被拉长

B. 固定橡皮条的图钉受拉力产生形变

C. 细绳套受拉力产生形变

D. 使橡皮条在同一方向上伸长同一长度

［解析］合力与分力之间是等效替代关系，所以在实验中的作用效果相同是指橡皮条的伸长量相同且伸长到同一位置，D正确.

［答案］D

3. (2020 ?江南十校联考)用木板、白纸、图钉、一根原长为5 cm且劲度系数为100 N/m的弹簧、两个弹簧测力计、细绳套、三角板、刻度尺和铅笔等器材做“验证力的平行四边形定则”实验，实验过程如下：

(1)在水平木板上铺白纸，把弹簧的一端固定在O点，过O画一条标记线OD 弹簧的另一端拴两条细绳套；用两个弹簧测力计互成角度拉细绳套，使弹簧的另一端沿OD拉至C点，如图甲所示.用铅笔描下C点的位置和两条细绳的方向，记录两弹簧测力计的读数分别为F A与F B,其中B弹簧测力计的读数F B=______________________ N用刻

度尺测出此时弹簧的长度为10.00 cm通过计算得出弹簧的拉力F= _____________ N可以判断F A与F B互成的角度为________ .

⑵根据力的图示，作出F A和F B,如图乙所示?请你根据力的图示，在图乙中作出F A 与F B的合力F'.

(3)比较力F'与F的大小和方向，得出的结论是：在实验误差范围内，

［解析］(1)由甲图知，B弹簧的读数为4.00 N ;弹簧的形变量为5 cm,根据胡克定律F= kx，代入可求此时弹力F= 5 N ;再由甲图可知A弹簧的读数为3 N , 根据几何关系可求F A与F B互成的角度为90° .(2)图见答案.(3)比较力F'与F的大小和方向，近似相同，故可得结论是：在实验误差范围内，平行四边形定则成立.

［答案］(1)4.00 5 或 5.0 90

⑵如图所示：

(3)平行四边形定则成立

4. (2020 ?广东深圳二模)根据要求，完成“验证力的平行四边形定则”实验.

甲乙丙

(1)如图甲所示，把白纸固定在木板上后，再把木板竖立在桌面上，用图钉把橡皮筋的一端固定在A点，另一端B连接两条轻绳，跨过定滑轮后各拴一细绳套，分别挂上3个钩码和4个钩码(每个钩码重1 N)，调整滑轮的位置，稳定后结点B位于O处，记下____________________ 口两条轻绳的方向，取下滑轮及钩码.

⑵如图乙所示，取某单位长度表示 1 N，用力的图示作出两条轻绳的拉力F i 和F2；再用一把弹簧测力计把结点B也拉至O处，记下测力计的读数F'= __________________ N,取下测力计.

(3)在图丙作出F i和F2的合力F及拉力的图示.

⑷对比F'和F的大小和方向，发现它们不是完全一致的，其可能的原因是(填一个原因).

［解析］(1)根据实验原理和实验目的可知，该实验目的是“验证力的平行四边形定则”，因此需要知道两个分力的大小和方向，由此可以作平行四边形，从而求出合力的理论值，该实验采用的是“等效替换”，因此需要记录一个弹簧拉橡皮筋时的弹力的大小和方向?记下O的位置和两条轻绳的方向、钩码的个数.

⑵弹簧测力计的最小刻度为0.2 N，读数时应估读到本位，所以读数 5.0 N.

(3)合理选取标度，作出两分力，再应用平行四边形定则作出合力如图所示.

(4)F '和F不是完全一致的，其可能的原因是测量存在误差；作图没有画准；弹簧测力计自身重力的影响；滑轮与绳之间的摩擦力等.

［答案］(1)0的位置(2)5.0 (3)见解析⑷见解析

5. (2020 ?徐州质检)某同学尝试用橡皮筋等器材验证力的平行四边形定则，他

找到两条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验.将两条橡皮筋的一端与细绳连接，细绳下挂一重物，两橡皮筋的另一端也都连有细绳.实验时，先将两条橡皮筋的一端的细绳固定在墙上的钉子A上，其中一条橡皮筋任其下垂，如图中甲所示，再将另一条橡皮筋另一端的细绳固定在墙上的钉子B上，如图中乙所示.

(1)为完成实验，下述操作中必需的是 __________ .

a. 两橡皮筋的另一端连接的细绳a、b长度要相同

b. 要测量橡皮筋的原长

c. 要测量图甲和图乙中橡皮筋的长度

d. 要记录图甲中结点O的位置及过结点O的竖直方向

e. 要记录图乙中结点O的位置及过结点O的竖直方向

⑵对该实验“两条相同的橡皮筋”的要求的理解，正确的为____________ .

a. 橡皮筋的材料和原长相同即可

b. 橡皮筋的材料和粗细相同即可

c. 橡皮筋的材料、原长和粗细均要相同

［解析］本实验的目的是验证力的平行四边形定则，研究合力与分力的关系, 而合力

与分力是等效的，本实验采用作合力与分力图示的方法来验证，根据实验原理需要知道橡皮筋的伸长量才能表示橡皮筋的弹力，故应该测量橡皮筋的原长和图甲、乙中橡皮筋的长度?两条相同的橡皮筋是指橡皮筋的材料、原长和粗细均要相

同.

［答案］⑴bee (2)c

6?如右图所示，某实验小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解，A、B 为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负.A 连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形

移动.B固定不动，通过光滑铰链连接长0.3 m的杆?将细绳连接在杆右端O 点构成支架?保持杆在水平方向，g取10 m/s2，按如下步骤操作：

①测量绳子与水平杆的夹角/ AOB=9;

②对两个传感器进行调零；

③用另一根绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数；

④取下钩码，移动传感器A改变9角.

重复上述实验步骤，得到表格.

(1) 根据表格，A传感器对应的是表中力_________ (填“F i”或“F2”).钩码质量为________ k g(保留一位有效数字).

(2) 本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是()

A.因为事先忘记调零

B?何时调零对实验结果没有影响

C. 为了消除横杆自身重力对结果的影响

D. 可以完全消除实验的误差

［解析］(1)A传感器中的力均为正值，故A传感器对应的是表中力F i,平衡时, mg= F i sin 当9= 30°时，F i= 1.001 N,可求得m= 0.05 kg.(2)在挂钩码之前,

对传感器进行调零，目的是为了消除横杆自身重力对结果的影响，C正确.

［答案］(1)F i 0.05 (2)C

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