1、1实验二 力的平行四边形定则1.(2018 天津理综)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,所用器材有:方木板一块,白纸,量程为 5 N 的弹簧测力计两个,橡皮条(带两个较长的细绳套),刻度尺,图钉(若干个)。(1)(多选)具体操作前,同学们提出了如下关于实验操作的建议,其中正确的有 。 A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B.重复实验再次进行验证时,结点 O 的位置可以与前一次不同C.使用测力计时,施力方向应沿测力计轴线;读数时视线应正对测力计刻度D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验,白纸上留下的标
2、注信息有结点位置 O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点,如图所示。其中对于提高实验精度最有利的是 。 答案 (1)BC (2)B解析 (1)为了使实验结果更具有普遍性,在实验过程中不应让橡皮条的拉力方向具有特殊的角度或位置,A 项错误;只有每一次实验时用一个力和用两个力拉的效果相同即可,即 O 点位置相同,不需要每次实验的 O 点位置都相同,B 项正确;使用测力计时,施力方向应沿测力计轴线;读数时,视线应正对弹簧测力计的刻度,C 项正确;合力可以大于任一个分力,也可以等于分力,还可以小于任一分力,D 项错误。(2)A、D 实验中选取的力的标度过大,导致画力时,线段太短,不利于实验
3、精确度;B 图和 C 图选用的标度相同,但 C 中力太小,不利于作平行四边形,故 B 符合题意。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 。(请填写选项前对应的字母) 2A.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
4、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。答案 (1)3.6 (2)D(3)改变弹簧测力计 B 拉力的大小;减小重物 M 的质量。(或将 A 更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计 B 拉力的方向等)解析 (1)弹簧测力计的分度值为 0.2 N,所以 A 的示数为 3.6 N。 (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
5、板平面平行,才能保证所研究的各力在同一平面内,C 项也是必要的。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 项不必要。(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 的力大了,可行的解决方法有:改变弹簧测力计 B 拉力的大小或方向;减小重物 M 的质量(或将 A 更换成较大量程的弹簧测力计)。3.(2017 如皋质检)某同学进行“验证力的平行四边形定则”实验,试完成主要步骤:(1)如图甲,用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,记下结点的
6、位置 O 点、两弹簧测力计的读数 F1、F 2以及 。 (2)用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条与细绳套的结点拉到 ,记下细绳套的方向(如图丙中的 Oc)。测力计示数如图乙所示,读得弹簧测力计的示数 F= 。 (3)如图丙所示,按选定的标度作出了力的图示,请在图丙中:A.按同样的标度作出力 F 的图示B.按力的平行四边形定则作出 F1、F 2的合力 F(4)关于该实验注意事项,下列说法中正确的是 。 A.实验中所用的两根细绳越短越好B.弹簧测力计的拉力方向必须与木板平行C.每次实验中两个分力间的夹角必须大于 903答案 (1)两细绳套的方向 (2)同一位置 O 4.00 N (3)见解析图 (
7、4)B解析 (1)如题图甲,用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,记下结点位置 O 和两测力计的示数 F1、F 2以及两细绳套的方向。(2)用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到同一位置 O,记下细绳套的方向,由题图乙可读得弹簧测力计的示数 F=4.00 N。(3)A.按力的图示方法作出力 F 的图示如图所示;B.根据力的平行四边形定则,作出 F1、F 2的合力 F,如图所示。(4)拉橡皮条的细绳要适当长一些,以方便画出力的方向,故 A 错误;测量力的实验要求尽量准确,为了减小实验中因摩擦造成的误差,操作中要求弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行,故 B 正
8、确;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,不需要夹角必须大于 90,故 C 项错误。4.(1)某实验小组在“互成角度的两个共点力的合成”实验中,做好实验准备后,先用两个弹簧测力计把橡皮条的结点拉到某一位置 O,此时他们需要记录的是 、 和 ,接着用一个弹簧测力计拉橡皮条,要特别注意的是 。 (2)(多选)下列实验操作中正确的是 。 A.在测量同一组数据 F1、F 2和合力 F 的过程中,橡皮条结点 O 的位置不能变化B.弹簧测力计拉细线时,拉力方向必须竖直向下C.F1、F 2和合力 F 的大小都不能超过弹簧测力计的量程D.为减小测量误差,F
9、 1、F 2方向间夹角应为 90(3)弹簧测力计的指示如图乙所示,由图可知拉力的大小为 N。 4(4)在实验中,如果只将细绳换成橡皮筋,其他步骤没有改变,那么实验结果是否会发生变化?答: 。(选填“变”或“不变”) 答案 (1)两个弹簧测力计的读数 两个细绳套的方向 橡皮条结点的位置 把橡皮条的结点拉到同一位置 O (2)AC (3)4.00 (4)不变解析 (1)该实验目的是得出平行四边形,需要知道两分力的大小和方向,故应记下两个弹簧测力计的读数及两个细绳套的方向,同时为了能准确的得出合力的大小,应让两次拉伸的效果相同,应记下橡皮条结点的位置以保证下次能拉至同一位置,得出相同的效果;应特别注
10、意应将橡皮条的结点拉到同一位置,以保证一个力拉与两个力拉时的效果相同。(2)在测量同一组数据 F1、F 2和合力 F 的过程中,橡皮条结点 O 的位置不能变化,故 A 正确;弹簧测力计拉细线时,拉力方向不一定竖直向下,故 B 错误;F 1、F 2和合力 F 的大小都不能超过弹簧测力计的量程,故 C 正确;本实验只要使两次效果相同就行,两个弹簧测力计拉力的方向没有限制,故 D 错误。(3)弹簧测力计的指示如题图乙所示,由图读出弹簧测力计的分度值是 0.1 N,读数时估计到 0.01 N。由图可知拉力的大小为 4.00 N。(4)在实验中细线是否伸缩对实验结果没有影响,换成橡皮筋可以同样完成实验,
11、故实验结果不变。5.(2018 连云港模拟)某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材来验证力的平行四边形定则,设计了如图所示的实验装置,固定在竖直木板上的量角器的直边水平,橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O 的正上方 A 处,另一端系绳套 1 和绳套 2。主要实验步骤如下:.弹簧测力计挂在绳套 1 上竖直向下拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达 O 处,记下弹簧测力计的示数 F;.弹簧测力计挂在绳套 1 上,手拉着绳套 2,缓慢拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达 O 处,此时绳套 1 沿0方向,绳套 2 沿 120方向,记下弹簧测力计的示数 F1;.根据力的平行四边形定则计算绳套 1 的拉力 F1= ;
12、.比较 ,即可初步验证; .只改变绳套 2 的方向,重复上述实验步骤。5回答下列问题:(1)完成实验步骤: ; ; (2)将绳套 1 由 0方向缓慢转动到 60方向,同时绳套 2 由 120方向缓慢转动到 180方向,此过程中保持橡皮筋的结点在 O 处不动,保持绳套 1 和绳套 2 的夹角 120不变。关于绳套 1 的拉力大小的变化,下列结论正确的是 (填选项前的序号)。 A.逐渐增大 B.先增大后减小 C.逐渐减小 D.先减小后增大答案 (1) F 1和 F1 (2)AF3解析 (1)由平行四边形定则计算绳套 1 的拉力F1=F tan 30= F33通过比较 F1和 F1,在误差范围内相同
13、,则可初步验证。(2)两个绳套在转动过程中,合力保持不变,根据平行四边形定则画出图像,如图所示:由图像可知,绳套 1 的拉力大小逐渐增大,故 A 对。6.(2019 盐城中学月考)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 2.00 N 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
14、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:6(1)测得 OA=6.10 cm,OB=8.20 cm,AB=10.70 cm,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。 答案 (1)1.50 (2)C (3)F OO解析 (1)因为是一根橡皮筋,F OA=FOB,l=OA+OB+AB=25.00 cm,根据题图丙可以得出,F OA=FOB=1.50 N。(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。
