專題07 驗(yàn)證力的平行四邊形定則（原卷版）

專題07驗(yàn)證力的平行四邊形定則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)是否相同．2．實(shí)驗(yàn)器材木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細(xì)繩、彈簧測力計(jì)兩個(gè)、三角板、刻度尺、鉛筆．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，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O.如圖1甲所示．（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)彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到與前面相同的位置O，記下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F′和細(xì)繩的方向，如圖乙所示．（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)是否相同．4.數(shù)據(jù)處理（1）用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩套方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩個(gè)彈簧測力計(jì)的拉力F1和F2的圖示。（2）用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出實(shí)驗(yàn)步驟4中只用一個(gè)彈簧測力計(jì)的拉力F′的圖示。（3）以F1、F2為鄰邊，用三角板作平行四邊形，發(fā)現(xiàn)過O點(diǎn)的對(duì)角線與F′幾乎重合，而此時(shí)對(duì)角線為F1、F2的合力F。（4）比較F與F′是否完全重合或幾乎完全重合，從而得到力的合成滿足平行四邊形定則。5．注意事項(xiàng)（1）同一實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測力計(jì)的選取方法是：將兩只彈簧測力計(jì)調(diào)零后互鉤對(duì)拉，讀數(shù)相同。（2）在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長時(shí)，結(jié)點(diǎn)O的位置一定要相同。（3）用兩只彈簧測力計(jì)鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時(shí)，夾角不宜太大也不宜太小，在60°～100°為宜。（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧測力計(jì)應(yīng)與木板平行，讀數(shù)時(shí)眼睛要正視彈簧測力計(jì)的刻度，在合力不超過量程及橡皮條彈性限度的前提下，拉力的數(shù)值盡量大些。（5）細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向。不要直接沿細(xì)繩套的方向畫直線，應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個(gè)點(diǎn)，移開細(xì)繩套后，再將所標(biāo)點(diǎn)與O點(diǎn)連接，即可確定力的方向。（6）在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示所選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度，使所作力的圖示稍長一些。6．誤差分析（1）誤差來源：除彈簧測力計(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：①實(shí)驗(yàn)過程中讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視彈簧測力計(jì)的刻度盤，要按有效數(shù)字位數(shù)要求和彈簧測力計(jì)的精度正確讀數(shù)和記錄．②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．7．正確使用彈簧測力計(jì)（1）將兩只彈簧測力計(jì)調(diào)零后水平互鉤對(duì)拉過程中，讀數(shù)相同，可選；若不同，應(yīng)另換或調(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．1．下列有關(guān)高中物理實(shí)驗(yàn)的描述中，正確的是（）A．在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，拉橡皮筋的細(xì)繩要稍長，并且實(shí)驗(yàn)時(shí)要使彈簧測力計(jì)與木板平面平行，同時(shí)保證彈簧的軸線與細(xì)繩在同一直線上B．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，必須要用天平測出下落物體的質(zhì)量C．在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，彈簧必須水平使用，以克服彈簧所受重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響D．在“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，斜槽應(yīng)盡可能光滑2．在做“驗(yàn)證力的平行四邊行定則”實(shí)驗(yàn)中，假如F1的大小及方向固定不變（如圖所示），那么為了使橡皮筋仍然伸長到O點(diǎn)，對(duì)F2來說,下面說法中正確的是______A．F2可以有多個(gè)方向 B．F2的方向和大小可以有多個(gè)值C．F2的方向和大小是唯一確定值 D．F2的方向是唯一的，但大小可有多個(gè)值3．如圖所示，在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中，兩彈簧測力計(jì)將橡皮條拉伸到O點(diǎn)，以下說法正確的是（）A．應(yīng)平行于木板拉彈簧測力計(jì)，且兩個(gè)測力計(jì)都不能超過最大刻度B．只需記錄兩個(gè)彈簧秤的示數(shù)C．應(yīng)保證BO、CO相互垂直D．改用一只彈簧測力計(jì)拉橡皮筋時(shí)，只需保證橡皮條方向與原來一致4．在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，將橡皮條的一端固定在水平木板的A點(diǎn)，另一端系上兩根細(xì)繩，細(xì)繩的另一端都有繩套．實(shí)驗(yàn)中先用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條，將結(jié)點(diǎn)拉伸到某一位置O，如圖所示．再只用一個(gè)彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到與前面相同的位置兩組同學(xué)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如圖乙、丙所示．則下列說法正確的是A．兩根細(xì)繩必須等長B．兩彈簧測力計(jì)拉力方向夾角越大誤差越小C．兩組同學(xué)的數(shù)據(jù)，丙圖更符合實(shí)際情況D．橡皮筋對(duì)O點(diǎn)的拉力是合力，兩測力計(jì)對(duì)O點(diǎn)的拉力是分力5．在探究求合力的方法時(shí)，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩．實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過兩細(xì)繩用兩個(gè)彈簧秤互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個(gè)彈簧秤通過細(xì)繩拉橡皮條．同學(xué)們?cè)诓僮鬟^程中有如下議論，其中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的說法是（）A．兩細(xì)繩必須等長B．彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行C．用兩彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)，兩彈簧秤之間的夾角應(yīng)為90°D．拉橡皮條的細(xì)繩要短些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要近些6．如圖所示，在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中，橡皮條的一端固定在木板上，先用兩個(gè)彈簧秤沿兩個(gè)方向把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)，記下兩個(gè)力的大小和方向，然后改用一個(gè)彈簧秤把橡皮條的結(jié)點(diǎn)仍拉到O點(diǎn)，記下力的大小和方向，整個(gè)過程操作規(guī)范．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出力的圖示，下列說法中正確的是（）A．作力的圖示時(shí)各力所用的比例標(biāo)度可以不同B．圖中的F′與F沒有完全重合，說明實(shí)驗(yàn)存在誤差C．圖中的F′是用一個(gè)彈簧秤實(shí)驗(yàn)時(shí)的拉力圖示D．圖中F′的方向一定與橡皮條的伸長方向一致7．某同學(xué)在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)情況如圖所示，在平整的木板上釘上一張白紙，用圖釘將橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩，O點(diǎn)為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)。用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別拉細(xì)繩OB和OC，使橡皮條伸長一定的長度，記下橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)被拉至的位置；再用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條，使橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)被拉至同一位置。下列因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確性沒有影響的是（）A．OB繩和OC繩之間夾角的大小B．OB繩和OC繩與木板平面是否平行C．兩個(gè)彈簧測力計(jì)拉力的大小D．彈簧測力計(jì)外殼與木板之間的摩擦情況8．某同學(xué)利用如圖所示的裝置驗(yàn)證力的平行四邊形定則．甲圖中GE是橡皮條，輕質(zhì)小圓環(huán)掛在橡皮條的下端；乙圖中用兩個(gè)互成角度的拉力F1、F2將小圓環(huán)拉至O點(diǎn)；丙圖中用一個(gè)拉力F將小圓環(huán)仍拉至O點(diǎn)．下列說法正確的是（）A．進(jìn)行乙圖中的操作時(shí)，拉力F1、F2的方向一定相互垂直B．乙、丙兩圖中，橡皮條必須沿豎直方向拉伸C．乙、丙兩圖中，必須將小圓環(huán)拉至相同的位置D．乙圖操作完成后，可更換橡皮條，繼續(xù)完成丙圖所示的實(shí)驗(yàn)步驟9．在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，小組利用水平放置的平木板、細(xì)繩套、橡皮條、彈簧測力計(jì)等如圖甲所示的裝置完成實(shí)驗(yàn)，得到了如圖乙所示的兩分力、及合力的圖示。（1）為了使實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行，且盡量減小誤差，下列說法或做法有必要的是________（填正確答案標(biāo)號(hào)）。A．使用彈簧測力計(jì)前應(yīng)將彈簧測力計(jì)水平放置，然后檢查并矯正零點(diǎn)B．用彈簧測力計(jì)拉細(xì)繩套時(shí)，拉力應(yīng)沿彈簧的軸線，且與水平木板平行C．兩細(xì)繩套必須等長D．用彈簧測力計(jì)拉細(xì)繩套時(shí)，拉力應(yīng)適當(dāng)大些，但不能超過量程E.同一次實(shí)驗(yàn)兩次拉細(xì)繩套須使結(jié)點(diǎn)到達(dá)同一位置（2）如圖丙所示，用虛線連接表示和的線段的末端A、，構(gòu)成一個(gè)三角形，若滿足________，則說明合力與分力之間的關(guān)系滿足平行四邊形定則。（3）如圖丁所示為測量中某一彈簧測力計(jì)的示數(shù)，該力的大小為________。10．某同學(xué)利用如圖所示的器材驗(yàn)證“力的平行四邊形定則“。在傾斜桌面上平鋪一張白紙，在桌子邊緣安裝三個(gè)光滑的滑輪，其中，滑輪P1固定在桌子邊，滑輪P2、P3可沿桌邊移動(dòng)。將三根繩子結(jié)在同一點(diǎn)O，如圖所示。每根繩子另一端系一個(gè)沙桶，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，稱出每個(gè)沙桶及沙的總質(zhì)量可得出三根繩子的拉力FT1、FT2和FT3，回答下列問題：（1）系統(tǒng)平衡后，固定滑輪的位置，改變桌面的傾斜角度，O點(diǎn)位置_______（填“會(huì)”或“不會(huì)”）移動(dòng)；（2）在拆下鉤碼和繩子前，必要的一個(gè)步驟是_______；A．標(biāo)記結(jié)點(diǎn)O的位置，并記錄三段繩子的方向B．量出三段繩子的長度C．用量角器量出OP2與OP3兩段繩子之間的夾角（3）系統(tǒng)平衡后，增加P3掛著的沙桶中沙的質(zhì)量，改變P2掛著的沙桶中沙的質(zhì)量并將P2______（填“逆時(shí)針”或“順時(shí)針”）移動(dòng)，可使結(jié)點(diǎn)O位置不動(dòng)。11．某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”，彈簧測力計(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。（1）本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測力計(jì)示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為________N；（2）下列必要的實(shí)驗(yàn)要求是_________；（請(qǐng)?zhí)顚戇x項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母）A．應(yīng)測量重物M所受的重力B．拉線方向應(yīng)與木板平面平行C．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)彈簧測力計(jì)A的指針稍稍超出量程，可以在保持OB方向不變的情況下______（填“增大”或“減小”）水平拉力FB。12．用如圖所示的器材和方法可以探究“兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”，在圓形桌子透明桌面上平鋪固定一張白紙，在桌子邊緣安裝三個(gè)不計(jì)摩擦的滑輪，其中，滑輪固定在桌子邊，滑輪、可沿桌邊移動(dòng)。第一次實(shí)驗(yàn)中，步驟如下：A．在三根輕繩下掛上一定數(shù)量的鉤碼，并使結(jié)點(diǎn)靜止；B．在白紙上描下點(diǎn)的位置和三根繩子的方向，以點(diǎn)為起點(diǎn)，作出三拉力的圖示；C．以繞過、繩的兩個(gè)力為鄰邊作平行四邊形，作出點(diǎn)為起點(diǎn)的平行四邊形的對(duì)角線，量出對(duì)角線的長度；D．檢驗(yàn)對(duì)角線的長度和繞過繩拉力的圖示的長度是否一樣，方向是否在一條直線上。（1）下列說法正確的是___________A．改變滑輪、的位置和相應(yīng)繩上鉤碼的數(shù)量進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)，繩的結(jié)點(diǎn)必須與第一次實(shí)驗(yàn)中白紙上描下的點(diǎn)重合B．實(shí)驗(yàn)中，若桌面不水平會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)論C．若將細(xì)繩更換成橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果D．作三個(gè)拉力圖示的時(shí)候可以采用各自不同的標(biāo)度（2）這次實(shí)驗(yàn)中，若一根繩掛3個(gè)鉤碼，另一根繩掛4個(gè)鉤碼，則第三根繩掛的鉤碼數(shù)量應(yīng)大于___________個(gè)且小于___________個(gè)。（所有鉤碼質(zhì)量相同）13．某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備好的木板、白紙、圖釘、刻度尺、三條完全相同的橡皮筋、和（在彈性限度內(nèi)，橡皮筋中彈力與伸長量的關(guān)系滿足胡克定律），設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力合成的規(guī)律。（1）實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下，則正確順序?yàn)開__________。①將另一端的繩套用圖釘固定在木板上；②用手分別沿兩個(gè)方向拉著和的另外一端的繩套到不同位置；③把三條橡皮筋的一端系在一起形成結(jié)點(diǎn)，、和另一端分別系上細(xì)繩套，使得結(jié)點(diǎn)與繩套間的橡皮筋長度相同并測量結(jié)點(diǎn)與繩套間的橡皮筋原始長度；④記錄三條橡皮筋結(jié)點(diǎn)位置及所在的方向，并用刻度尺測量它們現(xiàn)在的長度。（2）選擇相同的單位標(biāo)度后，分別沿三條橡皮筋的方向，畫出三條橡皮筋伸長量、、，并以、為鄰邊做平行四邊形，畫出其對(duì)角線，在誤差允許的范圍內(nèi)，若________與________（均填“”“”“”或“”）滿足等大反向關(guān)系，即可驗(yàn)證力的平行四邊形定則。（3）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，以下說法正確的是________。A．拉伸橡皮筋時(shí)，三條橡皮筋的拉伸方向均應(yīng)與木板平行B．若保持和的長度不變，減小二者之間夾角，則的長度增加C．為再次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論是否正確，重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須把結(jié)點(diǎn)拉到同一位置D．橡皮筋的反向延長線一定是以和的伸長量為鄰邊做的平行四邊形的角平分線14．甲同學(xué)嘗試用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”。彈簧測力計(jì)a掛于固定點(diǎn)c，下端用細(xì)線掛一重物Q。彈簧測力計(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。分別讀出彈簧測力計(jì)a和b的示