新（江蘇專(zhuān)版）高考物理大一輪總復(fù)習(xí) 配套實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題 實(shí)驗(yàn)二 探究力的平行四邊形定則（含解析）.doc

實(shí)驗(yàn)二探究力的平行四邊形定則考綱解讀 1.知道什么是等效替代法.2.能用作圖法驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)遵守平行四邊形定則基本實(shí)驗(yàn)要求1實(shí)驗(yàn)原理 互成角度的兩個(gè)力f1、f2與另外一個(gè)力f產(chǎn)生相同的效果，看f1、f2用平行四邊形定則求出的合力f與f在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)是否相等2實(shí)驗(yàn)器材木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細(xì)繩、彈簧測(cè)力計(jì)兩個(gè)、三角板、刻度尺3實(shí)驗(yàn)步驟(1)用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的木板上(2)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住兩個(gè)細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置o.如實(shí)驗(yàn)原理圖所示(3)用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)o的位置和兩個(gè)細(xì)繩套的方向，并記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)，利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力f.(4)只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，通過(guò)細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到與前面相同的位置o，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)f和細(xì)繩的方向(5)比較f與用平行四邊形定則求得的合力f，看它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等規(guī)律方法總結(jié)1正確使用彈簧測(cè)力計(jì)(1)將兩只彈簧測(cè)力計(jì)調(diào)零后水平互鉤對(duì)拉過(guò)程中，讀數(shù)相同，可選；若不同，應(yīng)另?yè)Q或調(diào)校，直至相同為止(2)使用時(shí)，讀數(shù)應(yīng)盡量大些，但不能超出范圍(3)被測(cè)力的方向應(yīng)與軸線方向一致(4)讀數(shù)時(shí)應(yīng)正對(duì)、平視刻度2注意事項(xiàng)(1)位置不變：在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置一定要相同(2)角度合適：用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時(shí)，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60100之間為宜(3)在合力不超出量程及在橡皮條彈性限度內(nèi)形變應(yīng)盡量大一些細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些，便于確定力的方向(4)統(tǒng)一標(biāo)度：在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫(huà)力的圖示選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些3誤差分析(1)誤差來(lái)源：除彈簧測(cè)力計(jì)本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等(2)減小誤差的辦法：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視彈簧測(cè)力計(jì)的刻度盤(pán)，要按有效數(shù)字位數(shù)要求和彈簧測(cè)力計(jì)的精度正確讀數(shù)和記錄作圖時(shí)使用刻度尺，并借助于三角板，使表示兩力的對(duì)邊一定要平行考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)操作例1某同學(xué)做“探究力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖1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(diǎn)，ob和oc為細(xì)繩圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫(huà)出的圖圖1(1)如果沒(méi)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)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是_a理想實(shí)驗(yàn)法b等效替代法c控制變量法d建立物理模型法(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(diǎn)，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(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置o，記錄下o點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)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(cè)力計(jì)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(cè)力計(jì)，通過(guò)細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長(zhǎng)，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)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(hào)是_和_；遺漏的內(nèi)容分別是_和_解析(1)由一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條至o點(diǎn)的拉力一定沿ao方向；而兩根彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條至o點(diǎn)的拉力，根據(jù)平行四邊形定則作出兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的合力，由于誤差的存在，不一定沿ao方向，故一定沿ao方向的是f.(2)一個(gè)力的作用效果與兩個(gè)力的作用效果相同，它們的作用效果可以等效替代，故b正確(3)根據(jù)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程可知，有重要遺漏的步驟的序號(hào)是c、e.在c中未記下兩條細(xì)繩的方向，e中未說(shuō)明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置o.答案(1)f(2)b(3)cec中應(yīng)加上“記下兩條細(xì)繩的方向”e中應(yīng)說(shuō)明“把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置o”變式題組1對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的考查在“探究力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)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)繩的另一端打好繩套，如圖2所示實(shí)驗(yàn)中用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條，以下說(shuō)法正確的是()圖2a兩根細(xì)繩必須等長(zhǎng)b橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上c在使用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)要注意使彈簧測(cè)力計(jì)拉力方向與木板平面平行，且彈簧測(cè)力計(jì)中的彈簧不能與其外殼接觸d同一次實(shí)驗(yàn)中，o點(diǎn)位置允許變動(dòng)e實(shí)驗(yàn)中，先用其中一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)沿某一方向拉橡皮條至彈簧測(cè)力計(jì)的最大量程，然后調(diào)節(jié)另一彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的大小和方向，把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到o點(diǎn)答案c2對(duì)實(shí)驗(yàn)原理及操作的考查某同學(xué)用如圖3所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)“探究力的平行四邊形定則”彈簧測(cè)力計(jì)a掛于固定點(diǎn)p，下端用細(xì)線掛一重物m.彈簧測(cè)力計(jì)b的一端用細(xì)線系于o點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)o靜止在某位置分別讀出彈簧測(cè)力計(jì)a和b的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄o點(diǎn)的位置和拉線的方向圖3(1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的單位為n，圖中a的示數(shù)為_(kāi)n.(2)下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是_a應(yīng)測(cè)量重物m所受的重力b彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)在使用前校零c拉線方向應(yīng)與木板平面平行d改變拉力，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要使o點(diǎn)靜止在同一位置(3)某次實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)a的指針稍稍超出量程，請(qǐng)您提出兩個(gè)解決辦法答案(1)3.6(2)d(3)見(jiàn)解析解析(1)彈簧測(cè)力計(jì)的最小刻度為0.2 n，所以a的讀數(shù)為3.6 n.(2)本實(shí)驗(yàn)利用三力平衡的特點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證力的平行四邊形定則，即彈簧測(cè)力計(jì)a、b的拉力的合力與重物m的重力等大反向，故a項(xiàng)是必要的彈簧測(cè)力計(jì)的零點(diǎn)誤差影響各拉力的測(cè)量值，所以應(yīng)在使用前校零，b項(xiàng)是必要的只有拉線方向與木板平面平行，才能保證所研究的各力在同一平面內(nèi)，c項(xiàng)也是必要的實(shí)驗(yàn)中只需測(cè)出兩拉力的大小和方向以及重物的重力即可驗(yàn)證平行四邊形定則，故沒(méi)必要使o點(diǎn)靜止在同一位置，答案為d.(3)彈簧測(cè)力計(jì)a的指針稍稍超出量程，說(shuō)明拉彈簧測(cè)力計(jì)a的力大了，由平行四邊形定則知以下幾種方法可行：減小彈簧測(cè)力計(jì)b的拉力；減小重物m的質(zhì)量(或?qū)更換成較大量程的彈簧測(cè)力計(jì)、改變彈簧測(cè)力計(jì) b拉力的方向等)考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理及誤差分析例2李明同學(xué)在做“探究力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)時(shí)，利用坐標(biāo)紙記下了橡皮筋的結(jié)點(diǎn)位置o點(diǎn)以及兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小，如圖4甲所示圖4(1)試在圖甲中作出無(wú)實(shí)驗(yàn)誤差情況下f1和f2的合力圖示，并用f表示此力(2)有關(guān)此實(shí)驗(yàn)，下列敘述正確的是_a兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力可以同時(shí)比橡皮筋的拉力大b橡皮筋的拉力是合力，兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力是分力c兩次拉橡皮筋時(shí)，需將橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到同一位置o.這樣做的目的是保證兩次彈簧測(cè)力計(jì)拉力的效果相同d若只增大某一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的大小而要保證橡皮筋結(jié)點(diǎn)位置不變，只需要調(diào)整另一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的大小即可(3)圖乙是李明和張華兩位同學(xué)在做以上實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果，其中哪一個(gè)實(shí)驗(yàn)比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)？(力f是用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的圖示)答 ：_.解析(1)用平行四邊形定則作圖，即以f1、f2為兩鄰邊作平行四邊形，對(duì)角線就表示合力f.(標(biāo)上箭頭表明方向)(2)兩分力可以同時(shí)大于合力，故a正確；結(jié)點(diǎn)受三個(gè)力作用處于平衡狀態(tài)，其中兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的合力與第三個(gè)力橡皮筋的拉力等大反向，是一對(duì)平衡力，而橡皮筋的拉力不是合力，故b錯(cuò)；只有保證結(jié)點(diǎn)在同一位置才能說(shuō)明作用效果相同，故c對(duì)；若兩個(gè)分力的大小變化而方向都不變，則合力必定變化，故d錯(cuò)(3)作圖法得到的f必為平行四邊形的對(duì)角線，單個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力f一定與橡皮筋共線，故張華的實(shí)驗(yàn)比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)答案(1)如圖所示(2)ac(3)張華做實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)拓展題組3對(duì)數(shù)據(jù)處理的考查將橡皮筋的一端固定在a點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5 n、最小刻度為0.1 n的彈簧測(cè)力計(jì)，沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測(cè)力計(jì)，當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到o點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖5甲所示這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出圖5(1)由圖可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為_(kāi)n和_n.(2)在如圖乙所示的方格紙上按作圖法的要求畫(huà)出這兩個(gè)力及它們的合力答案(1)2.50(4.00)4.00(2.50)(2)見(jiàn)解析解析(1)彈簧測(cè)力計(jì)的最小刻度為0.1 n，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀一位，所以讀數(shù)分別為2.50 n(4.00)和4.00n(2.50)(2)取一個(gè)小方格的邊長(zhǎng)表示0.50 n，作出兩個(gè)力及它們的合力如圖所示4對(duì)數(shù)據(jù)處理的考查某同學(xué)在做探究互成角度的兩個(gè)力合成的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)時(shí)，把橡皮條的一端用圖釘固定于p點(diǎn)，同時(shí)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)將橡皮條的另一端拉到位置o，這時(shí)兩彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)分別為fa3.5 n、fb4.0 n，其位置記錄如圖6所示倘若橡皮條的活動(dòng)端僅用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉著，也把它拉到o點(diǎn)位置，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為fc6.0 n，其位置如圖所示圖6(1)用5 mm表示1 n，在圖7中作出力fa、fb和fc的圖示(2)根據(jù)平行四邊形定則在圖7中作出fa和fb的合力f，f的大小為_(kāi)n.圖7(3)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是否能驗(yàn)證平行四邊形定則：_(填“能”或“不能”)答案(1)見(jiàn)解析圖(2)見(jiàn)解析圖58(5.76.1均可)(3)能解析(1)fa、fb和fc的圖示如圖甲所示(2)根據(jù)平行四邊形定則作出fa和fb的合力f，如圖乙所示，量出其長(zhǎng)度，對(duì)應(yīng)5 mm表示1 n可得f5.8 n.(3)利用平行四邊形定則得出的合力與彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)fc6.0 n，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，故實(shí)驗(yàn)的結(jié)果能驗(yàn)證平行四邊形定則. 考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新例3某同學(xué)嘗試用橡皮筋等器材探究力的平行四邊形定則，他找到兩條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將兩條橡皮筋的一端與細(xì)繩連接，結(jié)點(diǎn)為o，細(xì)繩下掛一重物，兩橡皮筋的另一端也都連有細(xì)繩實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將一條橡皮筋的另一端的細(xì)繩固定在墻上的釘子a上，另一條橡皮筋任其下垂，如圖8甲所示；再將另一條橡皮筋的另一端的細(xì)繩固定在墻上的釘子b上，如圖乙所示圖8(1)為完成實(shí)驗(yàn)，下述操作中必需的是_a兩橡皮筋的另一端連接的細(xì)繩a、b長(zhǎng)度要相同b要測(cè)量橡皮筋的原長(zhǎng)c要測(cè)量圖甲和圖乙中橡皮筋的長(zhǎng)度d要記錄圖甲中結(jié)點(diǎn)o的位置及過(guò)結(jié)點(diǎn)o的豎直方向e要記錄圖乙中結(jié)點(diǎn)o的位置及過(guò)結(jié)點(diǎn)o的豎直方向(2)對(duì)該實(shí)驗(yàn)“兩條相同的橡皮筋”的要求的理解正確的是_a橡皮筋的材料和原長(zhǎng)相同即可b橡皮筋的材料和粗細(xì)相同即可c橡皮筋的材料、原長(zhǎng)和粗細(xì)均要相同解析(1)首先應(yīng)明白該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，即用橡皮筋的伸長(zhǎng)量來(lái)表示彈力的大小，所以實(shí)驗(yàn)中一定要測(cè)橡皮筋的長(zhǎng)度，而沒(méi)必要關(guān)心細(xì)繩a、b的長(zhǎng)度，選項(xiàng)b和c中的操作是需要的，為了確保力的合成的等效性，需要題圖乙中結(jié)點(diǎn)o的位置及過(guò)結(jié)點(diǎn)o的豎直方向，選項(xiàng)e中的操作是必需的(2)為了能用橡皮筋的伸長(zhǎng)量表示彈力大小，滿(mǎn)足fkx，應(yīng)讓k值相同，即橡皮筋的材料、粗細(xì)、原長(zhǎng)均要相同，選項(xiàng)c正確答案(1)bce(2)c拓展題組5實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新某同學(xué)在家中用三根相同的橡皮筋(遵循胡克定律)來(lái)探究求合力的方法，如圖9所示，三根橡皮筋在o點(diǎn)相互連接，拉長(zhǎng)后三個(gè)端點(diǎn)用圖釘固定在a、b、c三點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)中，可以通過(guò)刻度尺測(cè)量橡皮筋的長(zhǎng)度來(lái)得到橡皮筋的拉力的大小，并通過(guò)oa、ob、oc的方向確定三個(gè)拉力的方向，從而探究求其中任意兩個(gè)拉力的合力的方法在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()圖9a實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要測(cè)量橡皮筋的長(zhǎng)度以及橡皮筋的原長(zhǎng)b為減小誤差，應(yīng)選擇勁度系數(shù)盡量大的橡皮筋c以ob、oc為兩鄰邊作力的平行四邊形，其對(duì)角線必與oa在一條直線上且長(zhǎng)度相等d多次實(shí)驗(yàn)中o點(diǎn)不必固定答案ad解析胡克定律關(guān)系式fkx中的x是橡皮筋的形變量，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)使x適當(dāng)大些可減小誤差，則應(yīng)選擇勁度系數(shù)適當(dāng)?shù)南鹌そ?，故a正確，b錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)有一定的誤差，故以ob、oc為兩鄰邊作力的平行四邊形時(shí)，其對(duì)角線不一定與oa在一條直線上，c錯(cuò)誤在多次實(shí)驗(yàn)中，不必使o點(diǎn)固定，d正確6實(shí)驗(yàn)拓展有同學(xué)利用如圖10所示的裝置來(lái)探究力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個(gè)光滑的滑輪a和b，將繩子打一個(gè)結(jié)o，每個(gè)鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)鉤碼的個(gè)數(shù)讀出三根繩子的拉力ftoa、ftob和ftoc，回答下列問(wèn)題：圖10(1)改變鉤碼的個(gè)數(shù)，能完成實(shí)驗(yàn)的是()a鉤碼個(gè)數(shù)n1n22，n34b鉤碼個(gè)數(shù)n1n33，n24c鉤碼個(gè)數(shù)n1n2n34d鉤碼個(gè)數(shù)n13，n24，n35(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個(gè)步驟是()a標(biāo)記結(jié)點(diǎn)o的位置，并記錄oa、ob、oc三段繩子的方向b量出oa、ob、oc三段繩子的長(zhǎng)度c用量角器量出三段繩子之間的夾角d用天平測(cè)出鉤碼的質(zhì)量(3)在作圖時(shí)，你認(rèn)為圖11中正確的是_(填“甲”或“乙”)圖11答案(1)bcd(2)a(3)甲解析(1)實(shí)驗(yàn)中的分力與合力的大小關(guān)系必須滿(mǎn)足|ftoaftob|ftocftoaftob，因此選項(xiàng)b、c、d是可以完成實(shí)驗(yàn)的(3)實(shí)驗(yàn)中ftoc是豎直向下的，拉力ftoa和ftob的合力f合由于誤差不與ftoc等大反向，因此甲正確，乙錯(cuò)誤7實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新如圖12所示，某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)利用dis實(shí)驗(yàn)裝置研究支架上力的分解a、b為兩個(gè)相同的雙向力傳感器，該型號(hào)傳感器在受到拉力時(shí)讀數(shù)為正，受到壓力時(shí)讀數(shù)為負(fù)a連接質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩，可沿固定的板做圓弧形移動(dòng)b固定不動(dòng)，通過(guò)光滑鉸鏈連接長(zhǎng)為0.3 m的桿將細(xì)繩連接在桿右端o點(diǎn)構(gòu)成支架保持桿在水平方向，按如下步驟操作：測(cè)量細(xì)繩與水平桿的夾角aob對(duì)兩個(gè)傳感器進(jìn)行調(diào)零用另一根細(xì)繩在o點(diǎn)懸掛一個(gè)鉤碼，記錄兩個(gè)傳感器的讀數(shù)取下鉤碼，移動(dòng)傳感器a改變 角重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，得到表格.f11.0010.5801.002f20.8680.2910.8