高考物理一轮复习 专题09 验证力的平行四边形定则（测）（含解析）.doc

专题09 验证力的平行四边形定则【满分：110分 时间：90分钟】实验题（共10题，每题11分，共110分）1一同学用电子秤、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。如图（a），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；如图（b），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；如图（c），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中l2的方向拉开细线l2，使_和三根细线的方向与中重合，记录电子秤的示数f2；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的合力的图示，若_，则平行四边形定则得到验证【答案】静止(或稳定、平衡、不动) ；三细线的方向(至少记录l1、l3的方向)；结点o的位置；与f的图示重合（或基本重合）（大小与f相等，方向相同）【解析】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点位置不能变化，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。根据平行四边形定则作出f1、f2的合力的图示，若f和在误差允许范围内重合，则验证了平行四边形定则。 2“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中a为固定橡皮筋的图钉，o为橡皮筋与细绳的结点，ob和oc为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。（1）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）某同学在做该实验时认为： a拉橡皮条的细绳长一些，实验效果较好b拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行c橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置o时，拉力要适当大些d拉力f1和f 2的夹角越大越好其中不正确的是 （填入相应的字母）。【答案】（1）f（2）b（3）d【解析】【名师点睛】本题涉及力的合成实验的原理，要明确力的图示法和力的作用效果；减小实验的系统误差要从实验原理角度出发，减小偶然误差主要是从读数考虑3关于在做“验证力的平行四边形定则”实验时：（1）下列叙述正确的是（ ） a两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大b橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力c两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置o这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同d若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可（2）如图是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个实验比较符合实验事实？（力f是用一只弹簧测力计拉时的图示） 答： （3）在以上实验结果比较符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是：（至少写出两种情况）答： ， 【答案】（1）ac； （2）张华； （3）的方向比真实方向偏左；的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左【名师点睛】解答实验的出发点为明确实验原理、实验步骤、数据处理，明确合力和分力之间的关系，同时注意应用所学物理基本规律解决实验问题。4如图为“验证力的平行四边形定则”实验，三个细线套一端共系于一个结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计a、b和重物m上，a挂于固定点p，手持b拉动细线，使结点静止于o点。（1）某次实验中a的指针位置如图所示，其读数为_n；（2）实验时要读出a、b的示数，还要再贴与竖直木板的白纸上记录o点的位置，_、_和_。（3）下列实验要求中必要的是_a弹簧测力计需要在实验前进行校零b需要测量重物m的重力c多次实验时弹簧测力计b始终保持水平d多次实验时结点必须在同一点【答案】（1）2.00n （2）的方向（3）ab【名师点睛】本实验要掌握弹簧测力计读数、减小实验误差的方法，对弹簧测力计读数时要先确定其分度值，然后再读数，读数时视线要与刻度线垂直5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toa、tob和toc，回答下列问题：（1）改变钩码个数，实验能完成的是 .a钩码的个数n1n22，n34b钩码的个数n1n33，n24c钩码的个数n1n2n34d钩码的个数n13，n24，n35（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，你认为图示中_是正确的(填“甲”或“乙”)【答案】（1）bcd（2）a（3）甲【解析】（1）对o点受力分析oa ob oc分别表示三个力的大小，由于三共点力处于平衡，所以0c等于od因此三个力的大小构成一个三角形a、以钩码的个数表示力的大小，只能两分力沿直线时才能构成三角形，不符合实验方法，故a错误；b、以钩码的个数表示力的大小，则三力为边构成等腰三角形，故b正确；c、以钩码的个数表示力的大小，则三力为边构成等边三角形，故c正确；d、以钩码的个数表示力的大小，三力为边构成等边三角形，故d正确； 故选bcd【名师点睛】本题考查验证平行四边形定则的实验验证，要求掌握三力平衡的条件，理解平行四边形定则，同时验证平行四边形定则是从力的图示角度去作图分析，明确“理论值”和“实际值”的区别. 6某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。实验步骤：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。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0.50 n,测出所对应的l,部分数据如下表所示：f/n00.501.001.502.002.50l/cml010.9712.0213.0013.9815.05找出中f=2.50 n时橡皮筋两端的位置,重新标记为o、,橡皮筋的拉力记为foo。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）利用表中数据在给出的坐标纸上画出f-l图线。 （2）测得oa=6.00cm,ob=7.60cm,则foa的大小为n。（3）根据给出的标度,作出foa和fob的合力的图示。（4）通过比较与的大小和方向,即可得出实验结论。【答案】（1）如图所示；（2）1.80(1.701.90均正确)；（3）如图所示；（4）foo【解析】（1）如图； 7某同学做“验证力的平行四边形定则”实验中，主要步骤是：a在水平桌面上放一块方木板，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用两个弹簧秤分别勾住绳套，互成角度的拉橡皮条，使橡皮条拉长，结点到达某一位置o，记录下o点的位置，读出两个弹簧秤的示数d按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧秤的拉力f1和f2的图示，并用平行四边形定则求出合力fe用一只弹簧秤，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，让结点仍到达o点位置，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力f的图示。比较力f和f的大小和方向，看他们是否相同，得出结论。上述步骤中：（1）有重要遗漏的步骤的序号是（2）遗漏的内容分别是： （3）某同学在完成验证力的平行四边形定则实验操作后得到如下数据，请选好标度在方框中作图完成该同学未完成的实验处理。根据作图，可得出的结论是： 【答案】（1）c；（2）没有标明两细绳的方向；（3）如图所示；在实验误范围内，理论合力f与实际合力f相同； 8橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，伸长量x与弹力f成正比，即fkx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度l、横截面积s有关，理论与实践都表明kys/l，其中y是一个由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量（1）有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图甲所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量y的值下表为橡皮筋受到的拉力f与伸长量x的实验记录，请在图乙中作出f-x图象.拉力f/n5.010.015.020.025.0伸长量x/cm1.603.204.806.408.00（2）由以上实验可求出该橡皮筋的k值为 n/m（保留两位有效数字）（3）某同学在家中用三根相同的橡皮筋（遵循胡克定律）来探究合力的方法，如图所示，三根橡皮筋在o点相互连接，拉长后三个端点用图钉固定在a、b、c三点在实验中，可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小，并通过oa、ob、oc的方向确定三个拉力的方向，从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法在实验过程中，下列说法正确的是 a只需要测量橡皮筋的长度，不需要测出橡皮筋的原长b为减小误差，应选择劲度系数尽量大的橡皮筋c以ob、oc为两邻边作平行四边形，其对角线必与oa在一条直线上且长度与oa相等d多次实验中即使o点不固定，也可以探究求合力的方法【答案】（1）（2）3.1102（保留两位有效数字） (3)d【名师点睛】对胡克定律，在里的x是形变量（即伸长或缩短的长度）；在力的平行四边形定则中是力的作用效果相同，即两个力的共同作用效果和一个力的单独作用效果相同，从而验证力的平行四边形定则。9某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如下图甲所示，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 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；d按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力f1和f2的图示，并用平行四边形定则求出合力f；e只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力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，有重要遗漏的步骤的序号是_和_；遗漏的内容分别是_和_【答案】 （1）f（2）b（3）cec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” 10“探究力的平行四边形定则”的实验如图甲所示，其中a为固定橡皮筋的图钉，o为橡皮筋与细线的结点，ob与oc为细绳（1）（多选）在做“互成角度的两个力的合成”实验时，以下说法中错误的有（ ）a、用两只弹簧秤拉橡皮筋时，应使两细绳套之间的夹角为90，以便算出合力的大小b、用两只弹簧秤拉橡皮筋时，结点的位移必须与用一只弹簧秤拉时结点的位置重合，c、若用两只弹簧秤拉时合力的图示f与用一只弹簧秤拉时拉力的图示不完全重合，说明“力的合成”的平行四边形定则不一定普遍成立d、若和的方向不变，而大小各增加1n，则合力f的方向不变，大小也增加1n（2）实验作出图中_（填或f）是用一根弹簧测力计拉橡皮条的力，若由于的误差使与的合力f方向略向左偏，如图所示，但f大于等于，引起这一结果的原因可能是的大小比真实值偏_,的方向使它与的夹角比真实值偏_【答案】（1）acd（2）、偏大、偏大【解析】（1）合力是我们根据平行四边形画出来的，不是计算出来的，故a错误；为了使两次实验对橡皮筋产生的作用效果相同，故用两只弹簧