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物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 第五单元 实验：验证力的平行四边形定则 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 一、实验目的 验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 二、实验原理 图1 1等效法：使一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，所以一个力F就是这两个力F1和F2的合力，作出力F的图示，如图1所示 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 2平行四边形法：根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示 3验证：比较F和F的大小和方向是否相同，若在误差允许的范围内相同，则验证了力的平行四边形定则 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 三、实验器材 方木板、白纸，弹簧测力计(两只)，橡皮条，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(几个) 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 四、实验步骤 1用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上 2用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套 图2 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 3用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O，如图2所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳的方向 4用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 5只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳的方向，用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力F的图示 6比较力F与平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同 7改变两个力F1与F2的大小和夹角，再重复实验两次 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 五、注意事项 1在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同 2用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，在60100之间为宜 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 3读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧与测力计外套、弹簧测力计的限位卡之间有摩擦读数时眼睛要正视弹簧测力计刻度，在合力不超出量程及橡皮条在弹性限度内的前提下，测量数据尽量大一些 4细绳应适当长一些，便于确定力的方向不要直接沿细绳方向画直线，应在细绳两端画两个射影点取掉细绳后，连直线确定力的方向 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 5以调零后的弹簧测力计的两挂钩互钩后对拉，读数相同为宜 6在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 六、误差分析 1读数误差 减小读数误差的方法：弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大一些读数时眼睛一定要正视刻度，要按有效数字正确读数和记录 2作图误差 减少作图误差的方法：作图时两力的对边一定要平行两个分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形作出的合力F的误差F就越大，所以实验中不要把F1、F2间的夹角取得太大 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 【例1】 某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验时，主要步骤是： 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； 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 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； 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 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： (1)有重要遗漏的步骤的序号是_和_； (2)遗漏的内容分别是_和_ 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 解析：根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E.在C中未记下两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O. 答案：(1)C E (2)C中未记下两条细绳的方向 E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 【例2】 将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，两根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图3所示，这时弹簧测力计的读数可从图中读出 (1)由图中可读得两个相互垂直的拉力大小分别是_N和_N(只需读到0.1 N) (2)在图乙中的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 图3 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 解析：(1)两弹簧测力计的读数分别为4.0 N和2.5 N. (2)作出合力如图4所示 图4 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 答案：(1)4.0 2.5 (2)图见解析 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 1做验证力的平行四边形定则的实验时，下面列出的措施中，哪些是有利于改进本实验结果的( ) A橡皮条弹性要好，拉到O点时拉力要适当大一些 B两个分力F1和F2间的夹角要尽量大一些 C拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧秤平行贴近木板面 D拉橡皮条的绳要细，而且要稍长一些 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 解析：拉力“适当”大一些能减小误差；而夹角“尽量”大一些，则使作图误差变大；橡皮条等“贴近”木板，目的是使拉线水平；绳子要细且稍长便于确定力的方向 答案：ACD 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 2在互成角度的两个共点力的合成的实验中，采取下列哪些措施可减小实验误差 ( ) A两个分力F1、F2间夹角要尽量大些 B两个分力F1、F2的大小要适当大些 C拉橡皮条的细绳要稍长一些 D实验前，先把所用的两只弹簧秤互相钩住，平放在桌子上，向相反方向拉动，检查读数是否相同 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 解析：B中可使秤的示数在读数时误差减小；C中可使拉力的方向确定更准确；D中是检查弹簧秤的零刻线是否准确 本题考查的是减小误差的措施，因此选项中应尽可能从减小误差的角度去分析、判断、最后直接挑选，故读数的精确、作图的准确及弹簧秤的检查理应成为必然的选项 答案：BCD 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 3在验证力的平行四边形定则的实验中，使b弹簧秤按图5所示位置开始顺时针缓慢转动，在这过程中保持O点位置不变和a弹簧秤的拉伸方向不变，则在整个过程中关于a、b弹簧秤的读数变化是 ( ) Aa增大，b减小 Ba减小，b增大 Ca减小，b先增大后减小 Da减小，b先减小后增大 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 解析：如图6所示，a示数不断减小，b示数先减小后增大 答案：D 图5 图6 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 4下图7是甲、乙两位同学在验证力的平行四边形定则实验中所得到的实验结果，若用F表示两个分力F1、F2的合力，用F表示F1和F2的等效力，则可以判断_(填“甲”或“乙”)同学的实验结果是尊重事实的 图7 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 解析：由题设可知，F为F1和F2合力，通过平行四边形定则所得，而F是F1和F2的等效力，即用一只弹簧秤拉橡皮条时的拉力，显然F的方向与细绳应在同一直线上，故甲同学是尊重事实的 答案：甲 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 5“验证力的平行四边形定则”实验中，在水平放置的木板上固定一张白纸，把橡皮条的一端固定在O点，另一端A拴两个细绳套，如图8所示 (1)实验所用的测量器材有_ (2)写出以后的实验步骤 图8 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 解析：(1)弹簧测力计、三角板(或圆规直尺) (2)实验步骤 用一个弹簧测力计勾住绳套，拉A至某点P.在纸上标出P点，记下拉力F的方向和大小 用两个弹簧测力计成角度分别拉住两个绳套，使A仍到P点，在纸上记下两个力F1、F2的方向和大小 在P点用统一标度作出F、F1、F2的图示 用平行四边形定则作出F1、F2的合力F. 比较F和F，看是否重合(大小、方向误差多大) 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 答案：(1)弹簧测力计、三角板(或圆规直尺) (2)实验步骤 用一个弹簧测力计勾住绳套，拉A至某点P.在纸上标出P点，记下拉力F的方向和大小 用两个弹簧测力计成角度分别拉住两个绳套，使A仍到P点，在纸上记下两个力F1、F2的方向和大小 在P点用统一标度作出F、F1、F2的图示 用平行四边形定则作出F1、F2的合力F. 比较F和F，看是否重合(大小、方向误差多大) 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 6在“验证力的平行四边形定则”实验中，除了必要的器材外，只用一个弹簧测力计也可以完成“互成角度的两个力的合成”实验，试简述怎样操作才能得到分力F1、F2的大小和方向 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 解析：操作步骤：把两条细线中的一条细线与弹簧测力计连接，然后同时拉这两条细线，使橡皮条的一端伸长到O点，记下两条线的方向和弹簧测力计的读数F1；放回橡皮条后，将弹簧测力计连接到另一细线上，再同时拉这两条细线，使橡皮条一端伸长到O点，并使两条细线位于记录下来的方向上，记下弹簧测力计的读数F2. 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 答案：把两条细线中的一条细线与弹簧测力计连接，然后同时拉这两条细线，使橡皮条的一端伸长到O点，记下两条线的方向和弹簧测力计的读数F1；放回橡皮条后，将弹簧测力计连接到另一细线上，再同时拉这两条细线，使橡皮条一端伸长到O点，并使两条细线位于记录下来的方向上，记下弹簧测力计的读数F2. 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 图9 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 7(2009年山东卷)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 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修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 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_ 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 解析：三段相同的橡皮筋，具有相同的劲度系数，故三段橡皮筋的形变量的大小关系就代表了三段橡皮筋承受的力的大小，故必需b、c项A、B两点固定，O点的位置则决定了三个力的方向(因绳中的力恒沿绳的方向)，故必需d项 最简便的方法是：更换不同的小重物 若没有“钉子位置固定”的话，改变A、B钉的位置亦可 答案：b、c、d 更换不同的小重物 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 8“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图10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 图10 物理 高考总复习人教版新课标 第一模块 必修1 (1)图乙中的_是力F1和F2的合力的理论值；_是力F1和F2的合力的