《2021届高考物理核心考点知识归纳、典例剖析与同步练习：实验 验证力的平行四边形定则（解析版）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021届高考物理核心考点知识归纳、典例剖析与同步练习：实验 验证力的平行四边形定则（解析版）（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2021届高考物理核心知识点拨与典例剖析：验证力的平行四边形定则重点归纳1实验目的：验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则.2实验原理：等效法：使一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，所以这一个力F就是两个力F1和F2的合力，作出F的图示，再根据平行四边形定则作出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.3实验器材方木板，白纸，弹簧秤(两只)，橡皮条，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(几个).4实验步骤用图钉把白纸钉在水平桌面的方木板上.用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套.用两只弹簧秤分别钩住细
2、绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O，如图所示，记录两弹簧秤的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画垂直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的读数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.只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数和细绳的方向，用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力F的图示.比较一下，力F与平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同.改变两个力F1与F2的大小和夹角，再重复实验两次.“验证力
3、的平行四边形定则”实验的操作技巧、注意事项及误差分析1.正确使用弹簧秤（1）弹簧秤的选取方法是：将两只弹簧秤调零后互钩水平对拉，若两只弹簧在对拉过程中，读数相同，则可选；若读数不同，应另换弹簧，直至相同为止.（2）弹簧秤不能在超出它的测量范围的情况下使用.（3）使用前要检查指针是否指在零刻度线上，否则应校正零位(无法校正的要记录下零误差).（4）被测力的方向应与弹簧秤轴线方向一致，拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦.（5）读数时应正对、平视刻度.2.实验注意事项（1）不要直接以橡皮条端点为结点，可拴一短细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小些，以便准确地记录结点O的位置.（2）在同一次实验中
4、，使橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同.（3）不要用老化的橡皮条，检查方法是用一个弹簧秤拉橡皮条，要反复做几次，使橡皮条拉到相同的长度看弹簧秤读数有无变化.（4）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，应在细绳末端用铅笔画一个点，取掉细绳套后，再将所标的点与O点连直线确定力的方向.（5）在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些.3.误差分析本实验误差的主要来源除弹簧秤本身的误差外，还出现读数误差、作图误差，因此读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录，两力的对边要平行.两个分力F1和F2间的夹角越大，用平行四边
5、形作图得出的合力F的误差F也越大，所以实验中不要把取得太大.但也不宜太小，以60100之间为宜.举一反三【例1】在“探究求合力的方法”的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，先用一个弹簧测力计拉橡皮条的另一端到某一点并记下该点的位置O；再将橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条(1)某同学认为在此过程中必须注意以下几项：A两根细绳必须等长B橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上C在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行D在用两个弹簧测力计同时拉细绳时要注意两个弹簧测力计的读数相等E在用两个弹簧测力计同时拉细绳时必须将橡
6、皮条的另一端拉到位置O其中正确的是_(填入相应的字母)(2)“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图图乙中的F与F两力中，方向一定沿AO方向是_本实验采用的科学方法是_A理想实验法 B等效替代法C控制变量法 D建立物理模型法答案：(1)CE(2)FB【例2】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
7、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)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F14.2 N和F25.6 N.()用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O点为作用点，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；图3()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
8、内，则该实验验证了力的平行四边形定则答案：(1)4.0(2)()见解析图 ()4.00.05解析：(1)由图(b)可知，F的大小为4.0 N.(2)()F1长度为21 mm，F2长度为28 mm，画出力F1、F2的图示，如图所示()用刻度尺量出F合的线段长约为20 mm，所以F合大小为4.0 N，量出合力箭头处到y轴的距离和所作合力在y轴投影的长度，则F合与拉力F的夹角的正切值为0.05.【例3】“在探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮条、细绳套和一只弹簧测力计。(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：弹力F/N0.501.001.502
9、.002.503.003.50伸长量x/(102 m)0.741.802.803.724.605.586.42请在图中画出图象，并求得该弹簧的劲度系数k_N/m。(2)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图所示，其读数为_N；同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N，请在虚线框内画出这两个共点力的合力F合的图示。(3)由画出的图示得到F合_N。(4) 某次实验中甲、乙两位同学得到的结果如图所示，其中_同学的实验结果比较符合实验事实(力F是用一只弹簧测力计拉橡皮条时拉力的图示)。(5)在以上实验结果比较符合实验事实的一位同学的实验中，造成误差的主要原因是什么？(至少写出两种情况)答案：
10、 (1)如图(a)所示55(2内均可)(2)2.10(0.02内均可)如图(b)所示(3)3.4(0.2内均可)(4)甲(5)FC读数比真实值偏小；确定力的方向不准确、作图不精确【练习】有同学利用如图所示的装置来探究求合力的方法：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FTOA、FTOB和FTOC，回答下列问题：(1)(多选)改变钩码个数，实验能完成的是()A钩码的个数N1N22，N34B钩码的个数N1N33，N24C钩码的个数N1N2N34D钩码的个数N13，N24，N35(2)在拆下钩码和绳子前
11、，最重要的一个步骤是()A标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向和钩码个数B量出OA、OB、OC三段绳子的长度C用量角器量出三段绳子之间的夹角D用天平测出钩码的质量(3)在作图时，你认为图中_(选填“甲”或“乙”)是正确的答案：(1)BCD(2)A(3)甲解析：(1)对O点受力分析如图所示，OA、OB、OC分别表示FTOA、FTOB、FTOC的大小，由于结点在三个共点力的作用下处于平衡状态，所以FTOA、FTOB的合力大小等于FTOC，且|FTOAFTOB|FTOCFTOAFTOB，故B、C、D能完成实验(2)为探究求合力的方法，必须作受力图，所以先明确受力点，其次要作出力的方
12、向并读出力的大小，最后作出力的图示因此应从力的三要素角度出发，要标记结点O的位置并记录钩码的个数和OA、OB、OC三段绳子的方向，故A正确，B、C、D错误(3)以O点为研究对象，F3的实际作用效果在OC这条线上，由于误差的存在，F1、F2的合力的理论值与实际值有一定偏差，故题图甲符合实际，题图乙不符合实际同步练习1探究力的平行四边形定则的实验原理是等效原理，其等效性是指()A使两分力与合力满足平行四边形定则B使两次橡皮筋与细绳套的结点都与某点O重合C使两次橡皮筋伸长的长度相等D使弹簧秤在两种情况下发生相同的形变答案：B2在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另
13、一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如图所示)实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条某同学认为在此过程中必须注意以下几项：A两根细绳必须等长B橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上C在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行其中正确的是()解析：该实验验证两个分力的效果等效于其合力的效果，不必要求两分力等大，故B错；与两绳长短无关，A错；但需使两分力与合力在同一平面内，故C正确答案：C3关于验证平行四边形定则的实验，请回答下列问题：(1)在该实验中，合力与分力的概念是一种_的科学思想方法(2)某同学在做该实验时，弹簧测力计平行于木板如图(a)放置，然后记录力的大小和方向，请
14、你指出这样操作的问题：_. (3)某同学完成该实验后得到的图形如图(b)所示，图上所画的四个力中，由一个弹簧测力计拉橡皮条得到的力是_答案：(1)等效替代(2)弹簧测力计的轴线与细线套不在同一直线上，导致测量数据不准确(3)F应按照实验要求做好实验，重视实验中的几个注意点本题中的F是以F1、F2为邻边所作的平行四边形的对角线，故F是用一个弹簧测力计拉橡皮条得到的力4图甲为“探究求合力的方法”的实验装置(1)下列说法中正确的是()A在测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中，橡皮条结点O的位置不能变化B弹簧测力计拉细线时，拉力方向必须竖直向下CF1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程D为减小测量误差，F1、F2方向间夹角应为90(2)弹簧测力计的指针如图乙所示，由图可知拉力的大小为_ N.解析：(1)在测量同一组数据的过程中，橡皮条结点O的位置不能变化，如果变化，即受力变化，所以A选项正确；由于弹簧测力计是通过定滑轮拉结点O，定滑轮只能改变力的方向不能改变力的大小，所以弹簧测力计拉线的方向不一定要沿竖直方向，B选项错误；弹簧测力计的使用，不能超过其量程，C选项正确；两个拉力的方向合适即可，不宜太大，也不宜太小，但不一定为9
