高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題09 驗證力的平行四邊形定則（測）（ 含解析）1

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專題09 驗證力的平行四邊形定則（測） 【滿分：110分時間：90分鐘】 實驗題（共10小題，每題11分） 1．用平木板、細(xì)繩套、橡皮筋、測力計等做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗，為了使實驗?zāi)軌蝽樌M(jìn)行，且盡量減小誤差，你認(rèn)為下列說法或做法能夠達(dá)到上述目的的是。 A．用測力計拉細(xì)繩套時，拉力應(yīng)沿彈簧的軸線，且與水平木板平行 B．兩細(xì)繩套必須等長 C．同一次實驗兩次拉細(xì)繩套須使結(jié)點到達(dá)同一位置 D．用測力計拉兩個細(xì)線套時，兩拉力夾角越大越好 （2）一同學(xué)設(shè)計如下實驗過程來“驗證力的平行四邊形定則”，部分實驗步驟如下，請完成有關(guān)內(nèi)容：（每空一分） A、將一根橡皮筋的一端固定在貼有白紙的豎直平整木板上，另一端拴上兩根細(xì)線。 B、其中一根細(xì)線掛上5個質(zhì)量相等的鉤碼，使橡皮筋拉伸，如圖甲所示，記錄O點的位置和。 C、將步驟B中的鉤碼取下，分別在兩根細(xì)線上掛上4個和3個質(zhì)量相等的鉤碼，用兩光滑硬棒B、C使兩細(xì)線互成角度，如圖乙所示，小心調(diào)整B、C的位置，使，并記錄兩個細(xì)繩的方向。 （3）在（2）問中，如果“力的平行四邊形定則”得到驗證，那么圖乙中] 。 【答案】（1）AC （2）B、記錄細(xì)繩方向 C、兩次結(jié)點O的位置重合 （3） 【解析】（1）為了減小實驗中摩擦對測量結(jié)果的影響，拉橡皮條時，橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行于木板，故A正確；為減小實驗過程中的偶然誤差，就要設(shè)法減小讀數(shù)誤差，兩個分力的大小不一定要相等，繩子的長短對分力大小和方向亦無影響，故B錯誤；在實驗中必須確保橡皮筋拉到同一位置，即一力的作用效果與兩個力作用效果相同，故C正確；用測力計拉兩個細(xì)線套時，兩拉力夾角不一定越大越好，適當(dāng)即可，故D錯誤。 （3）根據(jù)點處于平衡狀態(tài)，正交分解有： 豎直方向： 水平方向： 聯(lián)立解得：。 【名師點睛】為了使兩根彈簧秤拉力的作用效果與一根彈簧秤拉力的作用效果相同，兩次橡皮條伸長的長度相同，且拉到同一個結(jié)點，為了減小實驗誤差，拉橡皮條的細(xì)繩要長些，標(biāo)記方向的兩點要遠(yuǎn)些，為了減小實驗誤差，用測力計拉細(xì)繩套時，拉力應(yīng)沿彈簧的軸線，且與水平板平行，因此正確解答本題的關(guān)鍵是：理解實驗步驟和實驗?zāi)康模私庹麄€實驗過程的具體操作，以及這些具體操作的意義。 2．在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，某同學(xué)的實驗情況如圖所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點，OB和OC為細(xì)繩。 （1）本實驗中，采用下列哪些方法和步驟可以減小實驗誤差。 A、兩個分力、間的夾角盡量小些 B、兩個分力、間的夾角盡量大些 C、橡皮筋的細(xì)繩要稍短一些 D、實驗中，彈簧秤必須與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧秤刻度] （2）為了完成實驗，在用兩個完全相同的彈簧秤成一定角度拉橡皮筋時，必須記錄的有。 A、兩細(xì)繩的方向 B、橡皮筋的原長 C、兩彈簧秤的示數(shù) D、結(jié)點O的位置 （3）本實驗采用的是等效替代法，但若將細(xì)繩也換成橡皮筋，則實驗結(jié)果是否會發(fā)生變化？ 答：（選填“變化”或“不變化”）。 （4）若保持結(jié)點O的位置及OB繩方向不變，而將OC順時針緩慢轉(zhuǎn)動一小角度，其他操作均正確，則。 A．彈簧秤甲的示數(shù)不變 B．彈簧秤甲的示數(shù)一直減小 C．彈簧秤乙的示數(shù)可能增大D．彈簧秤乙的示數(shù)一定先減小后增大 【答案】（1）D （2）ACD （3）不變化（4）BC （2）該實驗的實驗?zāi)康氖球炞C力的平行四邊形定則，要根據(jù)兩個彈簧拉橡皮筋時兩個拉力的大小和方向做出平行四邊形求出其合力大小，然后與一個彈簧拉橡皮筋時的拉力大小進(jìn)行比較，最后得出結(jié)論，故需要記錄的是兩彈力的大小和方向，以及結(jié)點O的位置，故ACD正確，B錯誤。 （3）由于O點的作用效果相同，將兩個細(xì)繩套換成兩根橡皮條，不會影響實驗結(jié)果 （4）對點o受力分析，受到兩個彈簧的拉力和橡皮條的拉力，保持結(jié)點O的位置及OB繩方向不變，其中橡皮條長度不變，其拉力大小不變，彈簧秤甲的示數(shù)一直減小，彈簧秤乙的示數(shù)可能增大，也有可能減小，故AD錯誤，BC正確； 【名師點睛】本題考查驗證力的平行四邊形定則，要了解具體操作和有關(guān)數(shù)據(jù)處理的方法以及誤差分析，了解整個實驗過程的具體操作，以及這些具體操作的意義，同時要熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律來解答實驗問題。 3．小楊在學(xué)完力的合成與分解后，想自己做實驗來驗證力的平行四邊形定則，他找來兩個彈簧測力計，按如下步驟進(jìn)行實驗。 A．在墻上貼一張白紙，用來記錄彈簧測力計的彈力大小和方向： B．在一個彈簧測力計的下端懸掛一裝水的水瓶，記下靜止時彈簧測力計的讀數(shù)； C．將一根大約30cm長的細(xì)線從杯帶中穿過，再將細(xì)線兩端拴在兩個彈簧測力計的掛鉤上，在靠近白紙?zhí)幱檬謱ΨQ地拉開細(xì)線，使兩個彈簧測力計的讀數(shù)相等，在白紙上記下細(xì)線的方向和彈簧測力計的讀數(shù)，如圖甲所示； D．在白紙上按一定標(biāo)度作出兩個彈簧測力計的彈力的圖示，如圖乙所示，根據(jù)力的平行四邊形定則可求出這兩個力的合力。（要求在答題卷圖乙中作力的圖示，求合力） （1）在步驟C中，彈簧測力計的讀數(shù)為N． （2）在步驟D中，合力=N． （3）若，就可以驗證力的平行四邊形定則。 【答案】(1)3.00　 (2)5.20(一定范圍內(nèi)也給分)　 (3)近似在豎直方向，且數(shù)值與近似相等 【名師點睛】通過作出力的圖示來驗證“力的平行四邊形定則”，重點是如何準(zhǔn)確作出力的圖示，明確實驗原理是解答實驗問題的關(guān)鍵。 4．某同學(xué)做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點，OB和OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖。 （1）如果沒有操作失誤，圖乙中的F和兩力中，方向一定沿AO方向的是。 （2）本實驗采用的科學(xué)方法是。 A、理想實驗法 B、等效替代法 C、控制變量法 D、建立物理模型法 （3）實驗中可減小誤差的措施有（） A、兩個分力、的大小要適量大些 B、兩個分力、間夾角要適量大些 C、拉橡皮筋時，彈簧測力計、橡皮筋、細(xì)繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行 D、拉橡皮筋的細(xì)繩要長些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點要遠(yuǎn)些 【答案】（1）（2）B （3）ABCD （2）合力與分力是等效替代的關(guān)系，所以本實驗采用的等效替代法，故選：B （3）兩個分力、的大小要適量大些，這樣畫圖是不容易出現(xiàn)誤差，同時分力之間的夾角要適當(dāng)?shù)拇笮蔄B正確；本實驗是通過在白紙上作力的圖示來驗證平行四邊定則，為了減小實驗誤差，彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行，否則，作出的是拉力在紙面上的分力，誤差較大，故B正確；在記錄力的方向時，同一細(xì)繩方向的兩點要遠(yuǎn)些，作圖時產(chǎn)生的角度誤差會減小，故D正確． 故選：ABCD 【名師點睛】本實驗采用的是“等效替代”的方法，即一個合力與幾個分力共同作用的效果相同，可以互相替代，明確“理論值”和“實驗值”的區(qū)別．在實驗中F和F′分別由平行四邊形定則及實驗得出，明確理論值和實驗值的區(qū)別即可正確答題，同時要注意對誤差的分析和減小誤差方法的研究。 5．在“探究求合力的方法”實驗中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上兩根細(xì)繩，細(xì)繩的另一端都有繩套(如圖所示)。實驗中需用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，并互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點到達(dá)某一位置O。 （1）某同學(xué)在做該實驗時認(rèn)為： A．拉橡皮條的繩細(xì)一些且長一些，實驗效果較好 B．拉橡皮條時，彈簧測力計、橡皮條、細(xì)繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行 C．橡皮條彈性要好，拉結(jié)點到達(dá)某一位置O時，拉力要適當(dāng)大些 D．拉力F1和F2的夾角越大越好 其中正確的是________(填入相應(yīng)的字母) （2）若某次測量中兩個彈簧測力計的讀數(shù)均為4N，且兩彈簧測力計拉力的方向相互垂直，則__________(選填“能”或“不能”)用一個量程為5N的彈簧測力計測量出它們的合力，理由是：_______________________。 【答案】（1）ABC（2）不能；合力為，超出了彈簧測力計的量程. 【名師點睛】此題考查了研究力的平行四邊形定則的實驗；此實驗原理是用等效法，注意實驗的注意事項，熟練掌握實驗的步驟及實驗方法；此題是基本的實驗，比較簡單，考查學(xué)生的實驗?zāi)芰? 6．為了較準(zhǔn)確的測量某細(xì)線能承受的最大拉力，小聰、小明分別進(jìn)行了如下實驗: 小聰在實驗室里找到一把彈簧測力計，按圖甲所示安裝細(xì)線和測力計后，他用力緩慢豎直向下拉測力計，直到測力計的示數(shù)達(dá)到量程（細(xì)線沒有斷裂），讀出測力計的示數(shù)F，將F記為細(xì)線能承受的最大拉力． 小明在實驗室里還找到一把刻度尺和一個玩具小熊，接著進(jìn)行了如下的操作： ①用刻度尺測出細(xì)線的長度L，用彈簧測力計測出玩具小熊的重力G； ②按圖乙所示安裝玩具小熊、細(xì)線（玩具小熊懸掛在細(xì)線的中點）； ③兩手捏著細(xì)線緩慢向兩邊移動直到細(xì)線斷裂，讀出此時兩手間的水平距離d； ④利用平衡條件算出結(jié)果． 在不計細(xì)線質(zhì)量和伸長影響的情況下，請回答： (1)小明算出的細(xì)線能承受的最大拉力是（用L、G、d表示）；兩位同學(xué)中,（選填“小聰”或“小明”）的測量結(jié)果較準(zhǔn)確． (2)在小明兩手捏著細(xì)線緩慢向兩邊移動的上述過程中，下列說法正確的是（填選項序號字母）． A．細(xì)線上的拉力大小不變 B．細(xì)線上的拉力大小減小 C．細(xì)線上拉力的合力大小不變 D．細(xì)線上拉力的合力大小增大． 【答案】（1），小明；（2）C 【名師點睛】本題考查了學(xué)生的設(shè)計和實驗的能力，可以提高學(xué)生動手和思考、解決問題的能力，關(guān)鍵知道實驗的原理，通過共點力平衡進(jìn)行分析． 7．在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上兩根細(xì)繩套，如圖甲所示，實驗中先用兩個彈簧秤分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條，把橡皮條的一端拉到O點，用鉛筆描下O點位置和兩個細(xì)繩套的方向，并記錄彈簧測力計的讀數(shù)，然后只用一個彈簧測力計；通過細(xì)繩套再次把橡皮條的一端拉到O點，記下彈簧測力計的讀數(shù)和細(xì)繩的方向，作出三個力的圖示，如圖乙所示。 （1）下列說法正確的是 A、實驗中兩個細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，可以減小實驗誤差 B、在用力拉彈簧測力計時，拉力應(yīng)沿彈簧測力計的軸線方向 C、在作力的圖示時，必須選取同樣的標(biāo)度，而作的圖示時，可以選取不同的標(biāo)度 D、最后，連接和三個力的末端，驗證所得圖形是不是平行四邊形 （2）甲同學(xué)在做這個實驗的時候，兩個彈簧測力計的量程都是10N，他把彈簧測力計校準(zhǔn)零點之后，先測量一個質(zhì)量為1kg的物體的重力，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的示數(shù)為8.2N，換用另外一個彈簧測力計測量這個物體的重力，發(fā)現(xiàn)示數(shù)還是8.2N，測量重力的操作都是正確的是，如果用這兩個彈簧測力計進(jìn)行實驗，對實驗結(jié)果又影響么？_______________（“有”或者“沒有”）乙同學(xué)實驗后才發(fā)現(xiàn)忘記對這兩個彈簧測力計校準(zhǔn)零點，他把兩個彈簧測力計平放在實驗臺上，發(fā)現(xiàn)兩個彈簧測力計的示數(shù)都是0.3N，乙同學(xué)的彈簧測力計對實驗結(jié)果有影響么？ 【答案】（1）AB（2）沒有有 【名師點睛】在無法測量力的具體大小的情況下，可以采用比例法作圖，運(yùn)用胡克定律，需要測量橡皮筋的伸長量．掌握實驗原理，從多個角度來理解和分析實驗，提高分析解決問題的能力．是一道考查基本實驗操作的好題． 8．某同學(xué)做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點，OB和OC為細(xì)繩．圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖． （1）如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是． （2）實驗時，主要的步驟是： A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上； B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套； C．用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點到達(dá)某一位置O．記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)； D．按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F； E．只用一只彈簧測力計，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個力F′的圖示； F．比較F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論． 上述步驟中：有重要遺漏的步驟的序號是______和______； 【答案】(1)；(2) C ； E 【解析】（1）F是通過作圖的方法得到合力的理論值，而F′是通過一個彈簧稱沿AO方向拉橡皮條，使橡皮條伸長到O點，使得一個彈簧稱的拉力與兩個彈簧稱的拉力效果相同，測量出的合力．故方向一定沿AO方向的是F′，由于誤差的存在F和F′方向并不在重合； （2）本實驗為了驗證力的平行四邊形定則，采用的方法是作力的圖示法，作出合力和理論值和實際值，然后進(jìn)行比較，得出結(jié)果．所以，實驗時，除記錄彈簧秤的示數(shù)外，還要記下兩條細(xì)繩的方向，以便確定兩個拉力的方向，這樣才能作出拉力的圖示．步驟C中未記下兩條細(xì)繩的方向；步驟E中未說明把橡皮條的結(jié)點拉到位置O． 【名師點睛】本題主要考查了驗證力的平行四邊形定則的實驗。屬于中等難度的題目。本實驗關(guān)鍵理解實驗原理，根據(jù)實驗原理分析實驗步驟中有無遺漏或缺陷，因此掌握實驗原理是解決實驗問題的關(guān)鍵；本實驗采用的是“等效替代”的方法，即一個合力與幾個分力共同作用的效果相同，可以互相替代，明確“理論值”和“實驗值”的區(qū)別． 9．探究求合力的方法”的實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點，OB和OC為細(xì)繩．圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖． （1）圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是______． （2）本實驗采用的科學(xué)方法是______． A．理想實驗法 B．等效替代法C．控制變量法 （3）本實驗中以下說法正確的是______． A．兩根細(xì)繩必須等長 B．橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上 C．在使用彈簧秤時要注意使彈簧秤與木板平面平行 D．實驗中，把橡皮條的另一端拉到O點時，兩個彈簧秤之間夾角必須取90． （4）在實驗中，如果將細(xì)繩也換成橡皮筋，那么實驗結(jié)果是否會發(fā)生變化？答：______（選填“變”或“不變”） 【答案】（1） F′ ；（2）B；（3）C；（4）不變 （4）如果將細(xì)線也換成橡皮筋，只要將結(jié)點拉到相同的位置，實驗結(jié)果不會發(fā)生變化． 【名師點睛】用平行四邊形畫出來的是理論值，和橡皮筋同線的那個是實際值；本實驗要求在兩次拉橡皮條的過程中力的作用效果要相同，即采用了“等效法”．該題比較全面的考察了驗證平行四邊形定則中的基礎(chǔ)知識，對于這些基礎(chǔ)知識和要求即要通過實驗進(jìn)行切身體會，同時也要通過練習(xí)加深理解．在解決設(shè)計性實驗時，一定先要通過分析題意找出實驗的原理，通過原理即可分析實驗中的方法及誤差分析． 10．在“探究求合力的方法”實驗中，現(xiàn)有木板、白紙、圖釘、橡皮筋、細(xì)繩套和一把彈簧秤。 （1）為完成實驗，某同學(xué)另找來一根彈簧，先測量其勁度系數(shù)，得到的實驗數(shù)據(jù)如下表： 根據(jù)測量數(shù)據(jù)，作出F-x的圖像，并求出彈簧的勁度系數(shù)k=_______________N/m （2）某次實驗中，彈簧秤的指針位置如圖所示，其讀數(shù)為___________N.同時利用（1）中結(jié)果獲得彈簧上的彈力值為2.50N，此外還需要記錄的內(nèi)容有________________、___________________ （3）請在答題紙上畫出這兩個共點力的合力，由圖得到=_____________N 【答案】（1）如圖所示，55N/m（2） （3）根據(jù)力的圖示法，作出兩個分力，2.10N和2.50N，以這兩個邊為臨邊，作出平行四邊形，對角線即可合力，根據(jù)圖象及比例尺得出合力的大小 【名師點睛】通過描點法作出圖象，圖象的斜率表示k；讀數(shù)時要估讀一位，畫出力的圖示，作出平行四邊形，對角線表示合力；量出對角線的長度，根據(jù)比例尺得出合力的大小