高考物理一轮复习 每日一题（第04周）验证力的平行四边形定则.docVIP

7月25日 验证力的平行四边形定则高考频度：难易程度：（2017北京丰台高三练习）在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学按照如下步骤进行操作：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，在橡皮条的另一端检上两条细绳形成结点，细绳的另一端系着绳套；c如图甲，用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使结点到达某一位置o，记录结点位置和两个弹賛测力计的示数、两根细绳的方向；d按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力f1和f2的图示，并以f1和f2为邻边作平行四边形，画出它们所夹的对角线；e只用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条， ；并按同一标度作出这个力f的图示；f比较和f的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。（1）把步骤e中的内容补充完整_。（2）本实验中步骤c和e两次拉橡皮条的过程，主要体现了下列哪种科学方法_。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）下列操作有利于减小实验误差的是_ （填字母代号）。a实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的测力计b拴在橡皮条上的两条细绳必须等长，并且要尽量长一些c弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行d用两弹賛测力计同时拉橡皮条时，两弹簧测力计的示数之差应尽可能大e在记录力的方向时，标记同一细绳方向的两点要远些（4）图乙是该同学在白纸上根据实验数据用同一标度画出的图示，如果没有操作失误，图乙中的f与两力中，方向一定沿ao方向的是_。（5）若小明和小刚两位同学在家中想验证力的平行四边形定则，他们手中有一些弹性橡皮条（弹力满足胡克定律，劲度系数为k）。如图丙所示，他们将三根橡皮条的一端系在一起，另一端分别系上细线，仍保证橡皮条原长相同，测得原长l0=5.40 cm。接下来把贴有白纸的木板放在水平桌面上，两人合作平行于纸面分别通过细线拉三根橡皮条至某一长度（在弹性限度内），保持状态不变；如图丁所示，记录此时结点位置和三个橡皮条另一端的位置，量出三个端点到结点o的距离分别为l1=9.20 cm、l2=8.40 cm、l3=7.50 cm，请根据他们的实验过程和记录的数据作出验证力的平行四边形定则的图示，并说明是如何验证的。【参考答案】（1）把橡皮条的结点拉到同一位置o，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向 （2）b （3）ace （4） （5）如图所示，按比例作出平衡时三个橡皮条的拉力的图示；分析说明：将任意一个力反向延长至等大，由平衡条件可知，这就是另外两个力的合力；比较它与用平行四边形定则作出的另外两个力的合力的大小和方向，若近似相同即可验证平行四边形定则。绳方向的两点要远些，以减小记录方向时的误差，选项e正确；故选ace。（4）图乙中的f是理论值，是实际值，图乙中的f与两力中，方向一定沿ao方向的是；（5）如图所示，按比例作出平衡时三个橡皮条的拉力的图示；分析说明：将任意一个力反向延长至等大，由平衡条件可知，这就是另外两个力的合力；比较它与用平行四边形定则作出的另外两个力的合力的大小和方向，若近似相同即可验证平行四边形定则。【知识补给】实验注意事项（1）实验原理是平行四边形定则，涉及力的测量，要谨记力是矢量，需要记录的数据不仅有力的大小，还要通过两点连线的方法得到力的方向。（2）力的平行四边形定则是对任意方向、任意大小的力都适用的，一般不需要使力满足特定要求，但是为了测量方便，两力的夹角和大小都应适当，不宜过大或过小。（3）作图时要注意图中应有：单位力的长度；力的大小数值（和刻度）；力的方向箭头；力的符号；力实线和辅助虚线。（4）本实验除测量读数、标记和作图的误差外，还有：力线不能严格在一平面内引起的误差；弹簧和弹簧测力计外壳、弹簧测力计和纸面间的摩擦引起的误差。针对前者，应尽量保证橡皮条、细绳、弹簧测力计轴线在同一平面内（与纸面平行）；针对后者，应在不超过弹簧测力计量程的情况下，使拉力尽量大些。（5）对于使用橡皮条（或弹簧等）进行的实验，有些特别情况，要考虑因为超过弹性限度而使两次实验不等效。（2017广东揭阳惠来一中、揭东一中高一期末联考）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_（填正确答案标号）。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）下列说法正确的是_（填正确答案标号）。a拉橡皮条的绳细一些且长一些b拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应靠近木板且与木板面平行c同一次验证过程中o点位置应相同d拉力f1和f2的夹角应该较小（4）由于实验室没有细绳，在进行实验时，图甲中的ob和oc可以用橡皮条代替吗?请说明理由：_。为了研究人们用绳索跨山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们设计了如图所示的实验装置，他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计（不计质量及长度）固定在相距为d的两立柱上，固定点分别为p和q，p低于q，绳长为l（l）。他们首先在绳上距离p点10 cm处（标记为c）系上质量为m的重物（不滑动），由测力计读出绳pc、qc的拉力大小tp和tq，随后改变重物悬挂点的位置，每次将p到c点的距离增加10 cm，并读出测力计的示数，最后得到tp、tq与绳长之间的关系曲线如坐标图所示，由实验可知：（1）曲线中拉力最大时，c与p点的距离为_cm，该曲线为_（填“tp”或“tq”）的曲线。（2）在重物从p移动到q的整个过程中受到最大拉力的是_（填“p”或“q”）点所在的立柱。（3）在曲线、相交处，可读出绳的拉力t0=_n，它与l、d、m和重力加速度g的关系为t0=_。（2017山东菏泽郓城一中高一期末）某同学在学完“力的合成”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个弹簧秤，按如下步骤进行实验。a在墙上贴一张白纸用来记录弹簧秤弹力的大小和方向b在一个弹簧秤的下端悬挂一装满水的水杯，记下静止时弹簧秤的读数fc将一根大约30 cm长的细线从杯带中穿过，再将细线两端分别拴在两个弹簧秤的挂钩上在靠近白纸处用手对称地拉开细线，使两个弹簧秤的示数相等，在白纸上记下细线的方向，弹簧秤的示数如图甲所示d在白纸上按一定标度作出两个弹簧秤的弹力的图示，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，弹簧秤的读数为_n。（2）在步骤d中，合力f_n。（3）若_，就可以验证力的平行四边形定则。某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计a挂于固定点p，下端用细线挂一重物m。弹簧测力计b的一端用细线系于o点，手持另一端向左拉，使结点o静止在某位置。分别读出弹簧测力计a和b的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录o点的位置和拉线的方向。（1）本实验用的弹簧测力计示数的单位为n，图中a的示数为_n。（2）下列不必要的实验要求是_。（请填写选项前对应的字母）a应测量重物m所受的重力b弹簧测力计应在使用前校零c拉线方向应与木板平面平行d改变拉力，进行多次实验，每次都要使o点静止在同一位置（3）某次实验中，该同学发现弹簧测力计a的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法。如图所示，某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋（遵循胡克定律）和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子a、b上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为o，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物。（1）为完成该实验，下述操作中必需的是_。a测量细绳的长度b测量橡皮筋的原长c测量悬挂重物后橡皮筋的长度d记录悬挂重物后结点o的位置（2）钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是_。【参考答案】 （1）f （2）b （3）abc （4）可以，因为ob和oc的作用是确定两个力的方向（4）在进行实验时，图甲中的ob和oc可以用橡皮条代替；理由：因为ob和oc的作用是确定两个力的方向。【名师点睛】在“验证力的平行四边形定则”实验中，我们要知道分力和合力的效果是等同的，这要求同学们对于基础知识要熟练掌握并能正确应用，理解“等效替换”的含义，加强对基础实验理解，知道理论值和实验值的区别。（1）60 cm tp （2）q （3）4.30 （1）由曲线的最高点拉力最大，对应的横坐标=60 cm；由绳长大于立柱间距，当pc从零开始增大时，重物处在p点正下方，此时tq=0，直到qc绷紧时，tq由零开始增大，结合两曲线左侧部分，曲线为tp的曲线。（2）比较两图象可知，曲线的最高点更大，q点所在的立柱会受到最大的拉力。（3）两曲线的交点纵坐标为t0=4.30 n；此时pc、qc与竖直方向的夹角相等，设为，由平衡条件有2t0cos =mg，其中满足l