吉林省长春市人教版高中物理实验：验证力的平行四边形法则实验专题含答案

验证力的平行四边形法则实验专题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、实验题
在“探究求合力的方法”实验中，选用量程为5
N的弹簧测力计做该实验．下图中F1=
F2=3.00
N，甲同学的F1与F2方向的夹角约为60°，乙同学的F1与F2方向的夹角约为90°，丙同学的F1与F2方向的夹角约为120°，其中操作不合适的是?
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??（选填“甲”“乙”或“丙”）同学，原因是?
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某同学在做“验证力的平行四边形定则”实验,将橡皮条一端固定在A点,另一端系上两根细绳及绳套,用两个弹簧测力计通过细绳套互成角度的拉动橡皮条,将结点拉到O点,如图甲所示。
此时要记录下弹簧测力计a、b的示数、,________________以及O点的位置；
图乙中是用一个弹簧测力计拉细绳套时,在白纸上根据实验结果画出的图示。F与中,方向一定沿AO方向的是________________；
如图丙,使弹簧测力计b从水平位置开始顺时针缓慢转动至竖直方向,在这个过程中保持O点位置和弹簧测力计a的拉伸方向不变,则在整个过程中关于弹簧测力计a、b的读数变化是_________________。
A.a增大,b减小??减小,b增大??C.a减小,b先增大后减小???减小,b先减小后增大
在“探究共点力合成的规律”实验中，用两个弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮筋，使它伸长到某一位置O点，为了确定两个分力的大小和方向，这一步操作中：
必须记录的是______
A.橡皮筋固定端的位置?
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B.描下O点位置和两条细绳套的方向
C.橡皮筋伸长后的总长度??????????
D.两个弹簧秤的读数
做实验时，根据测量结果在白纸上画出如图所示的示意图，其中O为橡皮筋与细绳的结点，图中的和的合力的理论值是______；和的合力的实际测量值是______。
若两个弹簧秤的读数分为3N、4N，且两弹簧秤拉力方向的夹角为锐角，则______选填“能”或“不能”用一个量程为5N的弹簧秤测量出它们的合力，理由______。
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和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?
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B．等效替代法
C．控制变量法?????????????????????
???
D．建立物理模型法
（3）下列方法中，有助于减小实验误差的是______
A．尽可能使两分力的夹角大些
B．尽可能使两分力相差的大些
C．尽可能使两分力与纸面平行
D．尽可能使橡皮条长些．
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，直到弹黄秤示数为某一设定值吋，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:
③找出②中F=2.50N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、，橡皮筋拉力记为；
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，故橡皮筋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：（所有结果保留两位小数）
（1）利用表中数据在图丙中画出F-l图线，并根据图线求得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）通过比较与________的大小和方向，即可得出实验结论．
某实验小组做“验证平行四边形定则”实验，如下图所示，实验步骤如下：
①用两个相同的弹簧测力计互成角度的拉细绳套，使橡皮条伸长，结点达到纸面上某一位置，记为
O1；
②记录两个弹簧测力计的拉力
F1和
F2的大小和方向；
③只用一个弹簧测力计，将结点仍拉到位置
O1，记录弹
簧测力计的拉力
F3的大小和方向；
④按照力的图示要求，做出拉力
F1、F2、F3；
⑤根据力的平行四边形定则做出
F1和
F2的合力
F；
⑥比较
F1和
F
的一致程度；
⑴本次实验需要用到带细绳套的橡皮筋，下图中最合适的是____________?；
⑵某次用弹簧秤拉橡皮筋时弹簧秤的指针位置如图所示，弹簧秤示数为_______N；
⑶改变
F1和
F2，重复步骤①至⑥进行第二次实验，记下结点位置
O2，位置
O2______（选填“必须”或“不必”）与位置
O1相同；
⑷实验中，用两个弹簧测力计同时拉，两绳夹角小于90°，一个弹簧测力计示数接近量程，另一个超过量程的一半，请说明这样的操作________?（选填“合理”或“不合理”），理由是________________________________________???；?
⑸某同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力
F1和
F2，图中小正方形的边长表示2
N，两合力用
F表示，F1F2与
F
的夹角分别为θ1和θ2的关系正确的有______?；
A.F1=4N??
???????????
B.F=12N
C.θ1=45
°?
????????????
D.θ1<θ2
在“探究求合力的方法”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮条、细绳套和弹簧测力计。
?
（1）实验时,橡皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧测力计把橡皮条的另端拉到某一确定的O点,以下操作正确的是_________
A、同次实验过程中,O点位置允许变动
B、实验中,弹簧测力计必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧测力计的刻度
C、实验中,先将其中个弹簧测力计沿某方向拉到最大量程,然后只需调节另个弹簧测力计拉力的大小和方向,把橡皮条另端拉到O点
D、实验中,把橡皮条的另端拉到O点时,两个弹簧测力计之间夹角必须取,以便于算出合力的大小
（2）某次实验中,弹某次实验中,弹簧测力计C的指针位置如图甲所示,其示数为__________N
（3）在另一次实验中,两弹簧测力计拉力的图示已作出(如图乙所示),方格每边的长度表示1.0N,O是橡皮条的一个端点。则合力F的大小为__________N.(结果保留两位有效数字)
有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则：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、和，回答下列问题：?
改变钩码个数，实验能完成的是_______
A.钩码的个数，
B.钩码的个数，，
C.钩码的个数
D.钩码的个数，，
在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是________???
A.用天平测出钩码的质量
B.用量角器量出三段绳子之间的夹角
C.量出OA、OB、OC三段绳子的长度
D.标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向
在作图时，你认为图中________选填“甲”或“乙”是正确的（虚线为竖直方向）．
?
如图所示某同学在做“探究求合力的方法”实验时，用A、B两根弹簧秤把橡皮条的结点拉到O点，此时在实验过程中，他做了一些探究，其中一个是：他使B弹簧秤示数有较明显的增大，为了保持结点位置不变，可采取的补救办法是
A.保持其它不变，增大A的示数同时增加角
B.保持其它不变，增大A的示数同时减小角
C.保持其它不变，增大A的示数同时增大角
D.保持其它不变，增大A的示数同时减小角
小明同学在学完力的合成与分解后，想在家里做实验验证力的平行四边形定则。他从学校的实验室里借来两只弹簧测力计，按如下步骤进行实验：
a．在墙上贴一张白纸用来记录弹簧弹力的大小和方向．
b．在一只弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯，记下静止时弹簧测力计的读数F．
c．将一根大约30
cm长的细线从杯带中穿过，再将细线两端拴在两只弹簧测力计的挂钩上．在靠近白纸处用手对称地拉开细线，使两只弹簧测力计的读数相等，在白纸上记下结点位置、细线的方向和弹簧测力计的读数，实验情境如图甲所示．
d．在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示，如图乙所示，根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F'．
（1）在步骤c中，弹簧测力计的读数为?
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??N．
（2）在步骤d中，合力F'=?
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（3）?
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?，可以验证力的平行四边形定则。
（4）小明做实验的过程中，下列操作正确的是（?
?
）
A.小明做实验时，并没有使得两细绳的平面与白纸平面平行，但并不影响实验结果;
B.为证明力的平行四边形定则，小明做第二次实验时，使结点重新平衡,则第二次实验中的结点位置不必与第一次的结点位置重合;
C.小明做实验时，为使实验结果明显，适当增大夹角、使弹簧测力计的示数适当大些；
D.步骤d中求出的合力F’的方向一定竖直向上.
下面是关于“验证力的平行四边形定则”的实验．(1)如图为利用实验记录的结果作出的图，则图中的________是力F1和F2的合力理论值，________是力F1和F2的等效合力的实际测量值．
(2)如果某同学实验中测出F1＞F2的同时，运用量角器测量出F1和F2的夹角为75°，然后做出如下的几个推断，其中正确的是________．
A．将F1转动一定的角度，可以使合力F的方向不变
B．将F2转动一定的角度，可以使合力F的方向不变
C．保持F1的大小和方向不变，将F2逆时针转动30°，可以使合力F的大小和方向都不变
D．只有保持F1和F2的大小不变，同时转动一定的角度，才可能使合力F的大小和方向都不变
?如图所示，某小组同学在探究求合力的方法的实验中用两个相同的弹簧测力计拉弹簧。木板（图中未画出）竖直放置，且与铁架台和轻弹簧所在平面平行：
(1)实验中将弹簧下端拉至O点后，应记下O点的位置和两弹簧测力计的___________；
(2)若B弹簧测力计的测量情况如图所示，则其示数为___________N；
(3)从图中可以看到，A弹簧测力计方向水平，B弹簧测力计方向向右下方。若保持弹簧下端O点不动，同时保持B弹簧测力计方向不变，将A弹簧测力计缓慢逆时针旋转到竖直方向，则A弹簧测力计示数将___________（填“一直变大”一直变小”“先减小后增大”或“先增大后减小”）。
某实验小组用一个弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则，设计了如图所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角器的直边水平，橡皮筋的一端固定在量角器的圆心O的正上方A处，另一端系上绳套1和绳套2。主要实验步骤如下：
???????
Ⅰ.弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋与绳套的结点到达O处，记下弹簧测力计的示数F；
Ⅱ.弹簧测力计挂在绳套1上，沿水平方向缓慢拉橡皮筋，同时用手拉着绳套2沿120°方向缓慢拉橡皮筋。使橡皮筋与绳套的结点到达O处，记下弹簧测力计的示数F1；
Ⅲ.根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力大小F1′＝____①____；
Ⅳ.比较____②____，若在误差允许的范围内相同，即可初步验证力的平行四边形定则；
Ⅴ.只改变绳套2的方向，重复上述实验步骤。
回答下列问题：
(1)完成实验步骤：①________；②________。
(2)将绳套1由0°方向缓慢转动到60°方向，同时绳套2由120°方向缓慢转动到180°方向，此过程中保持橡皮筋与绳套的结点在O处不动，保持绳套1和绳套2的夹角120°不变。关于绳套1的拉力大小的变化，下列结论正确的是________(填选项前的字母)。
A．逐渐增大??????????
B．先增大后减小
C．逐渐减小????????????????????????????????????????
D．先减小后增大
在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学进行实验的主要步骤是：
a．如图甲所示，将橡皮筋的一端固定在木板上的A点，另一端拴上两根绳套，每根绳套分别连着一个弹簧测力计；
b．沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮筋的活动端拉到某一位置，将此位置标记为O点，读取此时弹簧测力计的示数，分别记录两个拉力F1、F2的大小．用笔在两绳的拉力方向上分别标记a、b两点，并分别将其与O点连接，表示两力的方向；
c．再用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，记录其拉力F的大小并用上述方法记录其方向；
①实验中确定分力方向时，图甲中的b点标记得不妥，其原因是______；
②用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，这样做的目的是______；
③图乙是在白纸上根据实验数据作出的力的图示，其中______是F1和F2合力的实际测量值；
④实验中的一次测量如图丙所示，两个测力计M、N的拉力方向互相垂直，即α+β=90°．若保持测力计M的读数不变，当角α由图中所示的值逐渐减小时，要使橡皮筋的活动端仍在O点，可采用的办法是______；
A．增大N的读数，减小β角
B．减小N的读数，减小β角
C．减小N的读数，增大β角
D．增大N的读数，增大β角
在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学第一次将橡皮条的一端固定在水平木板上，在另一端系上两根轻绳套，并用两个量程为5N的弹簧测力计分别勾住轻绳套，且互成角度地拉橡皮条，将橡皮条与轻绳套的结点拉至О点，记录下两个力的大小与方向，如下图所示。第二次再用一个量程为5N的弹簧测力计勾住一个轻绳套，将橡皮条与绳套的结点拉至O'点，记录下拉力的大小和方向。
（1）若第一次拉至О点时，两根绳子上的拉力均为3N，则下列说法正确的是（???
）
A．两根细绳必须等长
B．第一次的О点与第二次的O'点必须重合
C．弹簧测力计的自重会引起实验误差
D．实验中，第一次拉至О点时，两个弹簧秤之间的夹角取60°，以便求出合力的大小。
（2）实验时发现有一个弹簧秤是坏的，某同学打算利用这些装置和身边的器材验证力的平行四边形定则的实验，装置如下图所示，实验步骤如下：
①用弹簧测力计测出身边一个重物的重力G；
②将贴有白纸的木板竖直固定，将橡皮条上端挂在木板上的O点，将三根细线Pa、Pb、Pc结于Р点，a端系在橡皮条下端，b端挂重物，重物静止后，记录P点的位置；
③以О为圆心，OP为半径，用圆规画一圆弧；
④用弹簧秤钩住c端，向右上方缓慢拉，调整拉力方向，使结点Р移到图中所示位置，记录该位置和弹簧秤的示数F2的大小、方向；
⑤在白纸上作出各力的图示，验证力的平行四边形定则是否成立。
要完成该实验还需要的器材有________。
某次实验画的平行四边形如下图所示，图中F1________G（填“>”、“=”或“<”），若θ越大，F2越________。
(1)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学的实验情况如图所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。本实验中，关于减小实验误差的措施错误的一项是（____）
A．两个分力F1、F2间的夹角越大越好
B．拉橡皮筋的细绳要稍长一些
C．实验中，弹簧秤必须与木板平行
D．读数时视线要正对弹簧秤刻度????????????????????????????????????????????????????????????????
(2)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表。
代表符号
L0
Lx
L1
L2
L3
L4
L5
L6
数值（cm）
25.35
27.35
29.35
31.30
33.4
35.35
37.40
39.30
该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与L的差值。由图可知弹簧的劲度系数为______N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为______g。（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2）
【答案】
1.
甲；两个力的合力超过了弹簧测力计的量程。??
2.
（1）两个力的方向；
（2）F'；
（3）D。
??
3.
（1）BD；
（2）F；F′；
（3）不能，因为这两个力的合力大小超出了弹簧秤的量程??
4.
（1）F′；（2）B；（3）C。??
5.
(1)如图甲所示10.0；
(2)1.80(1.70～1.90均正确)；
(3)如图乙所示；
(4)?。
??
6.
⑴C????
⑵2.63N-2.65N?
?⑶不必
⑷不合理，??
合力超出了弹簧测力计量程；
⑸BC
??
7.
?（1）B；（2）2.10；（3）7.0??
8.
；；甲；?????????
9.
（1）3.00；（2）5.3（5.0–5.4
N）；（3）在实验误差范围内，F与F'相同；（4）BC??
10.
(1)F?F　′　(2)AB??
11.
（1）拉力的大小和方向；（2）6.40；（3）先减小后增大。??
12.
(1)①?，②F1和F1′；
???????(2)A??
13.
①
O、b两点太近，误差大；??
②与
F1、F2共同作用的效果相同；
③
F；
④
B
。??
14.
（1）B；（2）刻度尺，＝，大??
15.
（1）A；（2）4.9，10
。??
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