高中一轮复习物理课时检测（十一）力的平行四边形定则（实验提能课）

课时检测(十一)力的平行四边形定则(实验提能课)1．(2018·苏北四市期中)某同学用如图甲所示的装置研究合力与分力之间是否遵从平行四边形定则，实验步骤如下：(1)用图钉把白纸固定在水平的木板上，将橡皮条的一端固定在板上某点，两个细绳套系在橡皮条的另一端。(2)用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加水平拉力，把橡皮条与绳套的结点拉到某一位置O，用铅笔在白纸上描下此位置，记录此时两个弹簧测力计的拉力F1、F2的大小和方向。图中F2为________N(弹簧测力计的单位为N)。(3)用一个弹簧测力计拉橡皮条，把橡皮条与绳套的结点拉到________位置，记录弹簧测力计拉力F的大小和方向。(4)如图乙，在白纸上已作出F1、F的图示及F2的方向，根据图中标度作出F2的图示。(5)以F1、F2为邻边画平行四边形，作出所夹对角线F′，比较F和F′，如果满足________________________________，就可说明合力与分力之间遵从平行四边形定则。解析：(2)题图中F2为4.50N。(3)根据实验原理知，用一个弹簧测力计拉橡皮条，应把橡皮条与绳套的结点拉到O位置，记录弹簧测力计拉力F的大小和方向。(4)如图所示。(5)以F1、F2为邻边画平行四边形，作出所夹对角线F′，比较F和F′，如果满足F′和F的大小和方向近似相同，就可说明合力与分力之间遵从平行四边形定则。答案：(2)4.50(3)O(4)见解析图(5)F′和F的大小和方向近似相同2．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________。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，请提出两个解决办法。解析：(1)弹簧测力计的最小刻度为0.2N，所以A的示数为3.6N。(2)根据三力平衡的特点可知，弹簧测力计A、B的拉力的合力与重物M的重力等值反向，故A项是必要的；弹簧测力计的零点误差影响各拉力的测量值，所以使用前需校零，B项是必要的；只有拉线方向与木板平面平行，才能保证所研究的各力在同一平面内，C项是必要的；实验中只需测出两拉力的大小和方向以及重物的重力即可验证平行四边形定则，而弹簧测力计A的拉力不同时O点的位置就不同，故没必要使O点静止在同一位置，D不必要。(3)弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，说明拉弹簧测力计A的力过大，可行的解决方法有：①改变弹簧测力计B拉力的大小或方向；②减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计)。答案：(1)3.6(2)D(3)见解析3．(2017·全国Ⅲ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1mm)的纸贴在水平桌面上，如图(a)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(b)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(a)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＝4.2N和F2＝5.6N。(ⅰ)用5mm长度的线段表示1N的力，以O为作用点，在图(a)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；(ⅱ)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)由测力计的读数规则可知，读数为4.0N。(2)(ⅰ)利用平行四边形定则作图，如图所示。(ⅱ)由图可知F合＝4.0N，从F合的顶点向x轴和y轴分别作垂线，顶点的横坐标对应长度为1mm，顶点的纵坐标长度为20mm，则可得出F合与拉力F的夹角的正切值为0.05。答案：(1)4.0(2)(ⅰ)见解析图(ⅱ)4.00.054．(2014·江苏高考)小明通过实验验证力的平行四边形定则。(1)实验记录纸如图1所示，O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力F3的方向过P3点。三个力的大小分别为：F1＝3.30N、F2＝3.85N和F3＝4.25N。请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力。图1(2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果。他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响。实验装置如图2所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O点，下端N挂一重物。用与白纸平行的水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨迹。重复上述过程，再次记录下N的轨迹。两次实验记录的轨迹如图3所示。过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb的大小关系为________。(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有哪些？________(填写选项前的字母)A．橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B．两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长C．两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大D．两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大(4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项。解析：(1)作出的图示如图所示。(2)以重物为研究对象，进行受力分析：重物受到重力、水平向右的拉力和橡皮筋的拉力，重物处于静止状态的合力为零，因橡皮筋的拉力方向相同，故橡皮筋的拉力相等，即Fa＝Fb。(3)由(2)中的实验，只能得出橡皮筋的形变量和所受到的力有关，选项A错误；从图上看，第2次运动轨迹远离O点，橡皮筋第2次的形变量大，B正确；两次拉伸到相同长度，第2次对应的力小，选项C错误；拉力越大，由题图3可得橡皮筋两次的长度差越大，故选项D正确。(4)注意选取橡皮筋的技巧：一要新，二要弹性好；三不要超过弹性限度。故拉力不应该太大；橡皮筋不能太长；选用弹性较好的橡皮筋。答案：(1)见解析图(2)Fa＝Fb(3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋。(或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的弹簧。)5．(2018·盐城期中考试)为验证力的平行四边形定则，某同学将环形橡皮筋挂在弹簧测力计挂钩上，用力拉使弹簧测力计上的读数为2.00N时，将橡皮筋两端的位置画在白纸上，记为O、O′，选择合适的标度，作出橡皮筋拉力的大小和方向，记为FOO′，如图甲所示。接着他在弹簧测力计挂钩和两支圆珠笔上涂抹少许润滑油，用两支圆珠笔和弹簧测力计挂钩将环形橡皮筋拉成三角形，使弹簧测力计挂钩的下端仍到达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，如图乙所示。再将环形橡皮筋剪断，测得其所受的拉力F与长度l之间的关系，如图丙所示。完成下列问题：(1)测得OA＝6.10cm，OB＝8.20cm，AB＝10.70cm，则FOA的大小为________N。(2)选择相同的标度，下列按比例作出的FOA和FOB的合力F′的图示正确的是________。(3)通过比较F′与________的大小和方向，即可得出实验结论。解析：(1)因为是一根橡皮筋，FOA＝FOB，l＝OA＋OB＋AB＝25.00cm，根据题图丙可以得出，FOA＝FOB＝1.50N。(2)因为FOA＝FOB，由平行四边形定则可知，C正确。(3)F′是根据平行四边形得出的合力的测量值，合力的测量值要和合力的真实值FOO′来比较进而得出实验结论定则。答案：(1)1.50(2)C(3)FOO′6．(2018·广州模拟)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，需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