学年高中物理重难点复习一本通专题09实验.docx

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学年高中物理重难点复习一本通专题09实验

专题09实验：

验证力的平行四边形定则

1．在探究求合力的方法的实验中，用一只弹簧测力计拉橡皮条时要和用两只弹簧测力计拉时结点的位置重合，这样操作主要采用的科学方法是

A．控制变量的方法B．等效替代的方法

C．理论推导的方法D．理想实验的方法

【答案】B

【解析】本实验中两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同，采用的科学方法是等效替代法．

2．在“探究求合力的方法”的实验中，把橡皮条一端固定于P点，另一端通过细绳套连接两只弹簧秤，并使该端拉至O点，测得PO长为L，如图所示，则实验中

A．选取的细绳套适当长一些

B．只需要记录弹簧秤的读数

C．两根细绳套间的夹角尽可能大些

D．改用一只弹簧秤拉橡皮条时，只需使橡皮条的长度仍为L

【答案】A

3．在做“探究求合力的方法”的实验中，以下说法中正确的是

A．用两只弹簧测力计拉橡皮条时，两细绳之间的夹角必须为90°，以便求出合力的大小

B．用两只弹簧测力计拉橡皮条时，结点的位置必须与用一只弹簧测力计拉时结点的位置重合

C．若用两只弹簧测力计拉时合力的图示F与用一只弹簧测力计拉时拉力的图示F′不完全重合，说明力的合成的平行四边形定则不一定是普遍成立的

D．同一实验过程中，结点O的位置允许变动

【答案】B

【解析】理论上，细绳之间的夹角是任意的，不需要计算，可以用弹簧测力计和量角器测量力的大小和方向，A错误；前后两次结点的位置相同，力的作用效果才相同，B正确，D错误；由于测量和作图存在误差，F′和F的方向不一定重合，实验可以证明，在误差允许的范围内，平行四边形定则总是成立的，C错误．

4．在做“探究求合力的方法”实验时，使用弹簧测力计必须注意

A．测量前检查弹簧测力计的指针是否指在零点

B．测量前应把两弹簧测力计互相勾在一起并对拉，观察它们的示数是否相同，应选用示数相同的一对弹簧测力计

C．在用弹簧测力计拉橡皮条时，外壳不要与纸面摩擦

D．两根细绳必须等长

【答案】ABC

5．将橡皮条的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计．沿着两个不同的方向拉弹簧测力计．当橡皮条的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图甲所示．这时弹簧测力计的读数可从图中读出．

（1）由图可读出两个相互垂直的拉力的大小分别为________N和________N.

（2）在图乙的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力．

【答案】

（1）4.002.50

（2）见解析图

【解析】由题图可知，竖直方向的弹簧测力计的读数为2.50N，水平向右的弹簧测力计的读数为4.00N．因为读数2.50N、4.00N均是0.50N的整数倍，所以选方格纸中一个小方格的边长表示0.50N，应用平行四边形定则，即可画出两个力以及它们的合力，如图所示．

6．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N1＝N2＝2，N3＝4

B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4

C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4

D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5

（2）在拆下钩码和绳子前，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

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，你认为下图中________（选填“甲”或“乙”）是正确的．

【答案】

（1）BCD

（2）A（3）甲

（2）为探究求合力的方法，必须作受力图，所以先明确受力点，即标记结点O的位置，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示，因此要做好记录，应从力的三要素角度出发，要记录钩码的个数和记录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，故甲图符合实际，乙图不符合实际．

7．某同学用如图所示的实验装置来探究求合力的方法．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点的位置和拉线方向．

（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______。

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．

【答案】

（1）3.60

（2）D（3）①改变弹簧测力计B拉力的方向和大小；②减小重物M的质量；③将A更换成较大量程的弹簧测力计（任选其二）

【解析】

（1）由弹簧测力计可读出数据为3.60N；

（2）因为只要O点受力平衡，三个力的合力为零即可，没有必要每次都要使O点静止在同一位置，故选D；

（3）减小重物M的质量，可使弹簧测力计的读数减小，将A更换成较大量程的弹簧测力计或改变弹簧测力计B拉力的方向和大小．

8．小明通过实验探究求合力的方法：

（1）实验所用的一只弹簧测力计如图甲所示，在用它测力前应对它进行的操作是____________．

（2）在测出F1、F2和对应的合力F后，他在纸上画出了F1、F2的图示，如图乙所示．请你帮助他在图中画出合力F的图示．（测得F＝4.9N，图中a、b为记录F方向的两点）

（3）小明用虚线把F的箭头末端分别与F1、F2的箭头末端连接起来；观察图形后，他觉得所画的图形很像平行四边形．至此，为正确得出求合力的一般方法，你认为小明接下来应该做些什么？

（写出两点即可）

①________________________________________________________________________.

②________________________________________________________________________.

【答案】

（1）调零

（2）见解析图（3）①验证该图形基本就是平行四边形；②得出求合力的一般方法；③改变F1、F2的大小和方向，重复上述实验，验证猜想；④与同学交流，得出合理结论（任选其二）

【解析】

（1）该实验所用弹簧测力计开始时指针不在零位置，故在用它测力前应对它进行的操作是调零．

（2）根据力的三要素作出合力F的图示如图所示：

（3）根据所画的图形很像平行四边形这一事实，小明接下来应该做以下事情：

①验证该图形基本就是平行四边形；②得出求合力的一般方法；③改变F1、F2的大小和方向，重复上述实验，验证猜想；④与同学交流，得出合理结论．

1．（2018·徐州期中）某同学为了验证力的平行四边形定则，准备了三根相同的橡皮筋、木板、重物、刻度尺、三角板、铅笔、细绳套、白纸、钉子等器材。

操作步骤如下：

a、把三根橡皮筋的一端系在一起，另一端分别系一个细绳套；

b、将白纸固定在木板上，在木板上钉两个钉子，将任意两个橡皮筋上的绳套分别套在两钉子上；

c、立起木板，将重物挂在剩下的一个绳套上，如图甲所示；

d、记录下三根橡皮筋的长度和橡皮筋结点的位置O及每个细绳的方向；

e、取下白纸，利用橡皮筋的伸长量作为拉力大小，画出受力图，验证力的平行四边形定则；

f、换用不同的重物重复实验。

（1）此实验还需。

A．测量重物的质量

B．记录下两个钉子的位置

C．测量橡皮筋的原长

（2）某次实验，测得三根橡皮筋的伸长量及方向。

把橡皮筋的伸长量作为拉力大小，作出力的图示，如图乙所示，请任选两个力，根据平行四边形定则作出合力；

（3）在

（2）问作出的图中，根据可以说明力的合成满足平行四边形定则.

（4）如果换用不同的重物再次重复该实验，（填“需要”或“不需要”）改变钉子的位置，使橡皮筋的结点回到原来的O点。

【答案】

（1）C

（2）如图所示（任意取2个力作图都正确）（3）作出的合力大小与另一个力的大小近似相等，方向近似相反（4）不需要

（4）如果换用不同的重物再次重复该实验，不需要改变钉子的位置，也不需要使橡皮筋的结点回到原来的O点。

2．用如图所示的器材和方法可以验证“力的平行四边形定则”。

在圆形桌子透明桌面上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑的滑轮，其中，滑轮P1固定在桌子边，滑轮P2、P3可沿桌边移动。

第一次实验中，步骤如下：

A．在三根轻绳下挂上一定数量的钩码，并使结点O静止；

B．在白纸上描下O点的位置和三根绳子的方向，以O点为起点，作出三拉力的图示；

C．以绕过P2、P3绳的两个力为邻边作平行四边形，作出O点为起点的平行四边形的对角线，量出对角线的长度；

D．检验对角线的长度和绕过P1绳拉力的图示的长度是否一样，方向是否在一条直线上。

（1）这次实验中，若一根绳挂的钩码质量为m，另一根绳挂的钩码质量为2m，则第三根绳挂的质量一定大于________且小于________。

（2）第二次实验时，改变滑轮P2、P3的位置和相应绳上钩码的数量，使结点平衡，绳的结点________（选填“必须”或“不必”）与第一次实验中白纸上描下的O点重合。

实验中，若桌面不水平________（选填“会”或“不会”）影响实验的结论。

【答案】

（1）m3m

（2）不必不会

【解析】

（1）若一根绳挂的钩码质量为m，另一根绳挂的钩码质量为2m，则两绳子的拉力分别为mg、2mg，两绳子拉力的合力F的范围是|2mg－mg|≤F≤mg＋2mg，即mg≤F≤3mg，三力的合力为零，则第三根绳挂的质量范围在m～3m之间，即第三根绳挂的质量一定大于m且小于3m。

（2）本实验不是先用一根绳拉，然后用两根绳去拉，使一根绳拉的作用效果与两根绳拉的作用效果相同，而是三根绳都同时拉O点，所以O点的位置可以改变，若桌面不水平，也不会影响实验结论。

3．（2017·湖南常德模拟）某同学用如图所示的实验装置验证“力的平行四边形定则”，弹簧测力计B挂于竖直木板上的固定点C，下端用细线挂一重物M，如图所示，手持弹簧测力计A拉结点O。

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点的位置和拉线的方向。

（1）本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中B的示数为N。

（2）下列关于实验的要求不正确的是。

A．拉线方向应与木板平面平行

B．弹簧测力计应在使用前调零

C．改变拉力，进行多次实验，每次都要记录拉力的方向与大小

D．与弹簧测力计相连的细绳应尽量短些

（3）该同学改变夹角做第二次实验时结点O的位置发生了改变，与第一次相比两测力计拉力的合力将_____________（填“不变”或“改变”）。

【答案】

（1）3.43~3.47

（2）D（3）不变

【解析】

（1）弹簧测力计B的示数为3.45N。

（2）与弹簧测力计相连的细绳应该尽可能长些，这样确定出的拉力方向误差较小，选项D不正确。

（3）第二次实验时重物质量没有改变，结点位置变化，两测力计拉力的合力不变，仍等于重物的重力。

4．（2018·襄阳联考）某同学做“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与OC为细绳。

图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

（1）如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________。

（2）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

（3）实验时，主要的步骤是：

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．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；

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，结点到达某一位置O。

记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数F1和F2；

D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；

E．只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数F′，记下细绳的方向，按同一标度作出F′的图示；

F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。

上述步骤中：

①有重要遗漏的步骤的序号是______和________；

②遗漏的内容分别是___________________和_____________________。

【答案】

（1）F′

（2）B（3）①CE

②C中应加上“记下两条细绳的方向”

E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”

【解析】

（1）由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向；而根据平行四边形定则作出的合力，由于误差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F′。

（2）一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，B正确。

（3）①根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作步骤可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E。

②在C中未记下两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O。

1．（2018·天津卷）某研究小组做“验证力的平行四边形定则”的实验，所有器材有：

方木板一块，白纸，量程为5N的弹簧测力计两个，橡皮条（带两个较长的细绳套），刻度尺，图钉（若干个）。

（1）具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的是______。

A．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上

B．重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同

C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度

D．用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力

（2）该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O，力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示。

其中对于提高实验精度最有利的是_____。

【答案】

（1）BC

（2）B

2．（2015·山东高考）某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。

实验步骤：

①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向。

②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2间的距离（即橡皮筋的长度l）。

每次将弹簧秤示数改变0.50N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：

F/N

0

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

l/cm

l0

10.97

12.02

13.00

13.98

15.05

③找出②中F＝2.50N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡皮筋的拉力记为FOO。

④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示。

用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB。

完成下列作图和填空：

（1）利用表中数据在图丙所示的坐标纸上画出Fl图线，根据图线求得l0＝________cm。

（2）测得OA＝6.00cm，OB＝7.60cm，则FOA的大小为________N。

（3）根据给出的标度，在图丁中作出FOA和FOB的合力F′的图示。

（4）通过比较F′与________的大小和方向，即可得出实验结论。

【答案】

（1）如图甲所示10.0（9.8、9.9、10.1均正确）

（2）1.80（1.70～1.90均正确）（3）如图乙所示（4）FOO′

【解析】

（1）在坐标系中描点，用平滑的曲线（直线）将各点连接起来，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧。

如图甲所示，由图线可知与横轴的交点l0＝10.0cm。

（4）FOO′的作用效果和FOA、FOB两个力的作用效果相同，F′是FOA、FOB两个力的合力，所以只要比较F′和FOO′的大小和方向，即可得出实验结论。