2020届高考物理复习相互作用高效演练创新预测实验三验证力的平行四边形定则（含解析）新人教版.docx

验证力的平行四边形定则1.(多选)在“探究求合力的方法”的实验中，某同学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力的图示，下列说法中正确的是()A.图乙中的F是力F1和F2合力的理论值，F是力F1和F2合力的实际测量值B.图乙中的F是力F1和F2合力的理论值，F是力F1和F2合力的实际测量值C.在实验中，如果将细绳也换成橡皮条，那么对实验结果没有影响D.在实验中，如果将细绳也换成橡皮条，那么对实验结果有影响【解析】选B、C。F1与F2合力的理论值是通过平行四边形定则算出的值，而实际测量值是单独一个力拉O点时的值，因此F是F1与F2合力的理论值，F是F1与F2合力的实际测量值，故A错误，B正确。由于作用效果相同，将两个细绳换成两根橡皮条，不会影响实验结果，故C正确，D错误。2.(2019邯郸模拟)用如图装置做“探究求合力的方法”的实验，下列说法中正确的是()A.实验中只需记录弹簧测力计示数的大小B.同一实验过程中，结点O的位置不变C.用铅笔沿图中细线直接画出直线表示该力的方向D.用两只弹簧测力计拉橡皮条时，两细线间夹角必须为90，以便求出合力的大小【解析】选B。实验中需记录弹簧测力计拉力的大小和方向还有结点的位置，选项A错误；要保证两个弹簧测力计的拉力与一个弹簧测力计的拉力效果相同，橡皮条要沿相同方向伸长量相同，则O点的位置应不变，选项B正确；记录方向时，通过在细线下方描点的方法进行，选项C错误；在实验中两个分力的夹角大小适当，且二力的大小要适量大些，这样有利于减小实验中偶然误差的影响，不需要夹角必须为90，选项D错误。3.一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则。(1)如图甲，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶_时电子秤的示数F。(2)如图乙，将三细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上。水平拉开细线L1，在白纸上记下结点O的位置、_和电子秤的示数F1。(3)如图丙，将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上，并将L1拴在其上。手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L2，使_和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2。(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F的图示，若_，则平行四边形定则得到验证。【解析】(1)要测量装满水的水壶的重力，则记下水壶静止时电子秤的示数F。(2)要画出平行四边形，则需要记录分力的大小和方向，所以在白纸上记下结点O的位置的同时也要记录三细线的方向以及电子秤的示数F1。(3)已经记录了一个分力的大小，还要记录另一个分力的大小，则结点O位置不能变化，力的方向也都不能变化，所以应使结点O的位置和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2。(4)根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F的图示，若F和F在误差允许范围内重合，则平行四边形定则得到验证。答案：(1)静止(2)三细线的方向(3)结点O的位置(4)F和F在误差允许范围内重合【加固训练】在“探究力的平行四边形定则”实验时某兴趣小组用如图甲所示的两个力拉弹簧使之伸长至某个位置，并记录，再换一根细绳牵引弹簧，使弹簧伸长到同一位置。(1)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(2)某同学在坐标纸上画出了如图乙所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2 N，则两力的合力F=_N，F1与F的夹角=。【解析】(1)本实验采用的科学方法是等效替代法，故选B。(2)F1和F2两个力的竖直分量相同，故竖直方向合力为零，水平方向，F1x=4 N，F2x=8 N，故合力为F=F1x+F2x=12 N，方向沿水平方向；F1与F的夹角为=45。答案：(1)B(2)12454.(2017全国卷)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm) 的纸贴在桌面上，如图甲所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长。(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出。测力计的示数如图乙所示，F的大小为_N。(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点，此时观察到两个拉力分别沿图甲中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2 N和F2=5.6 N。用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图甲中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合。F合的大小为_N，F合与拉力F的夹角的正切值为_。若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。【解析】(1)由图乙可得每大格之间有5个小格，所以弹簧测力计的最小分度为0.2 N，故可读出弹簧测力计读数为4.0 N。(2)由已知可得F1所对长度为21 mm，F2所对长度为28 mm，根据平行四边形定则画出合力大小。如图所示。根据几何关系可得合力大小为 N=4.0 N；F合与拉力F夹角的正切值为=-1=0.05。答案：(1)4.0(2)见解析图4.00.05【加固训练】某同学在做验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则实验时，把橡皮条的一端用图钉固定于P点，同时用两个弹簧测力计将橡皮条的另一端拉到位置O，这时两弹簧测力计的示数分别为FA=3.5 N、FB=4.0 N，其位置记录如图所示。若橡皮条的活动端仅用一个弹簧测力计拉着，也把它拉到O点位置，弹簧测力计的示数为FC=6.0 N，其位置如图所示。 (1)用5 mm表示1 N，在图中作出力FA、FB和FC的图示。(2)根据平行四边形定则在图中作出FA和FB的合力F，F的大小为_N。(3)实验的结果是否能验证平行四边形定则：_(选填“能”或“不能”)。【解析】(1)FA、FB和FC的图示如图甲所示。(2)根据平行四边形定则作出FA和FB的合力F，如图乙所示，量出其长度，对应5 mm表示1 N，可得F=5.8 N。(3)利用平行四边形定则得出的合力与弹簧测力计的示数FC=6.0 N，在实验误差允许的范围内相等，故实验的结果能验证平行四边形定则。答案：(1)见解析图甲(2)见解析图乙5.8(5.76.1均可)(3)能5.某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500 N/m。如图甲所示，用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验。在保持弹簧伸长1.00 cm不变的条件下，(1)若弹簧秤a、b间夹角为90，弹簧秤a的读数是_N(图乙中所示)，则弹簧秤b的读数可能为_N。(2)若弹簧秤a、b间夹角大于90，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b 与弹簧OC的夹角，则弹簧秤a的读数_，弹簧秤b的读数_(选填“变大”“变小”或“不变”)。【解析】(1)从图可知指针示数为3.00 N，考虑到误差范围，3.003.02 N均算对。弹簧OC的劲度系数为500 N/m，弹簧伸长1.00 cm，FOC=kx=5000.01 N=5.0 N。另一分力Fb= N=4.0 N。(