高中一輪復習物理課時檢測（十一）力的平行四邊形定則（實驗提能課）

課時檢測(十一)力的平行四邊形定則(實驗提能課)1．(2018·蘇北四市期中)某同學用如圖甲所示的裝置研究合力與分力之間是否遵從平行四邊形定則，實驗步驟如下：(1)用圖釘把白紙固定在水平的木板上，將橡皮條的一端固定在板上某點，兩個細繩套系在橡皮條的另一端。(2)用兩個彈簧測力計分別拉住兩個細繩套，互成角度地施加水平拉力，把橡皮條與繩套的結(jié)點拉到某一位置O，用鉛筆在白紙上描下此位置，記錄此時兩個彈簧測力計的拉力F1、F2的大小和方向。圖中F2為________N(彈簧測力計的單位為N)。(3)用一個彈簧測力計拉橡皮條，把橡皮條與繩套的結(jié)點拉到________位置，記錄彈簧測力計拉力F的大小和方向。(4)如圖乙，在白紙上已作出F1、F的圖示及F2的方向，根據(jù)圖中標度作出F2的圖示。(5)以F1、F2為鄰邊畫平行四邊形，作出所夾對角線F′，比較F和F′，如果滿足________________________________，就可說明合力與分力之間遵從平行四邊形定則。解析：(2)題圖中F2為4.50N。(3)根據(jù)實驗原理知，用一個彈簧測力計拉橡皮條，應把橡皮條與繩套的結(jié)點拉到O位置，記錄彈簧測力計拉力F的大小和方向。(4)如圖所示。(5)以F1、F2為鄰邊畫平行四邊形，作出所夾對角線F′，比較F和F′，如果滿足F′和F的大小和方向近似相同，就可說明合力與分力之間遵從平行四邊形定則。答案：(2)4.50(3)O(4)見解析圖(5)F′和F的大小和方向近似相同2．某同學用如圖所示的實驗裝置來驗證“力的平行四邊形定則”。彈簧測力計A掛于固定點P，下端用細線掛一重物M。彈簧測力計B的一端用細線系于O點，手持另一端向左拉，使結(jié)點O靜止在某位置。分別讀出彈簧測力計A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點的位置和拉線的方向。(1)本實驗用的彈簧測力計示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為________N。(2)下列不必要的實驗要求是________。A．應測量重物M所受的重力B．彈簧測力計應在使用前校零C．拉線方向應與木板平面平行D．改變拉力，進行多次實驗，每次都要使O點靜止在同一位置(3)某次實驗中，該同學發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程，請?zhí)岢鰞蓚€解決辦法。解析：(1)彈簧測力計的最小刻度為0.2N，所以A的示數(shù)為3.6N。(2)根據(jù)三力平衡的特點可知，彈簧測力計A、B的拉力的合力與重物M的重力等值反向，故A項是必要的；彈簧測力計的零點誤差影響各拉力的測量值，所以使用前需校零，B項是必要的；只有拉線方向與木板平面平行，才能保證所研究的各力在同一平面內(nèi)，C項是必要的；實驗中只需測出兩拉力的大小和方向以及重物的重力即可驗證平行四邊形定則，而彈簧測力計A的拉力不同時O點的位置就不同，故沒必要使O點靜止在同一位置，D不必要。(3)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程，說明拉彈簧測力計A的力過大，可行的解決方法有：①改變彈簧測力計B拉力的大小或方向；②減小重物M的質(zhì)量(或?qū)更換成較大量程的彈簧測力計)。答案：(1)3.6(2)D(3)見解析3．(2017·全國Ⅲ卷)某探究小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗，將畫有坐標軸(橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1mm)的紙貼在水平桌面上，如圖(a)所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(位于圖示部分之外)，另一端P位于y軸上的A點時，橡皮筋處于原長。(1)用一只測力計將橡皮筋的P端沿y軸從A點拉至坐標原點O，此時拉力F的大小可由測力計讀出。測力計的示數(shù)如圖(b)所示，F(xiàn)的大小為________N。(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A點；現(xiàn)使用兩個測力計同時拉橡皮筋，再次將P端拉至O點。此時觀察到兩個拉力分別沿圖(a)中兩條虛線所示的方向，由測力計的示數(shù)讀出兩個拉力的大小分別為F1＝4.2N和F2＝5.6N。(ⅰ)用5mm長度的線段表示1N的力，以O為作用點，在圖(a)中畫出力F1、F2的圖示，然后按平行四邊形定則畫出它們的合力F合；(ⅱ)F合的大小為________N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為________。若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實驗所允許的誤差范圍之內(nèi)，則該實驗驗證了力的平行四邊形定則。解析：(1)由測力計的讀數(shù)規(guī)則可知，讀數(shù)為4.0N。(2)(ⅰ)利用平行四邊形定則作圖，如圖所示。(ⅱ)由圖可知F合＝4.0N，從F合的頂點向x軸和y軸分別作垂線，頂點的橫坐標對應長度為1mm，頂點的縱坐標長度為20mm，則可得出F合與拉力F的夾角的正切值為0.05。答案：(1)4.0(2)(ⅰ)見解析圖(ⅱ)4.00.054．(2014·江蘇高考)小明通過實驗驗證力的平行四邊形定則。(1)實驗記錄紙如圖1所示，O點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置，兩彈簧測力計共同作用時，拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點；一個彈簧測力計拉橡皮筋時，拉力F3的方向過P3點。三個力的大小分別為：F1＝3.30N、F2＝3.85N和F3＝4.25N。請根據(jù)圖中給出的標度作圖求出F1和F2的合力。圖1(2)仔細分析實驗，小明懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響實驗結(jié)果。他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同，于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響。實驗裝置如圖2所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O點，下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動N，在白紙上記錄下N的軌跡。重復上述過程，再次記錄下N的軌跡。兩次實驗記錄的軌跡如圖3所示。過O點作一條直線與軌跡交于a、b兩點，則實驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、Fb的大小關系為________。(3)根據(jù)(2)中的實驗，可以得出的實驗結(jié)果有哪些？________(填寫選項前的字母)A．橡皮筋的長度與受到的拉力成正比B．兩次受到的拉力相同時，橡皮筋第2次的長度較長C．兩次被拉伸到相同長度時，橡皮筋第2次受到的拉力較大D．兩次受到的拉力相同時，拉力越大，橡皮筋兩次的長度之差越大(4)根據(jù)小明的上述實驗探究，請對驗證力的平行四邊形定則實驗提出兩點注意事項。解析：(1)作出的圖示如圖所示。(2)以重物為研究對象，進行受力分析：重物受到重力、水平向右的拉力和橡皮筋的拉力，重物處于靜止狀態(tài)的合力為零，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)中的實驗，只能得出橡皮筋的形變量和所受到的力有關，選項A錯誤；從圖上看，第2次運動軌跡遠離O點，橡皮筋第2次的形變量大，B正確；兩次拉伸到相同長度，第2次對應的力小，選項C錯誤；拉力越大，由題圖3可得橡皮筋兩次的長度差越大，故選項D正確。(4)注意選取橡皮筋的技巧：一要新，二要彈性好；三不要超過彈性限度。故拉力不應該太大；橡皮筋不能太長；選用彈性較好的橡皮筋。答案：(1)見解析圖(2)Fa＝Fb(3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜過長；選用新橡皮筋。(或：拉力不宜過大；選用彈性好的橡皮筋；換用彈性好的彈簧。)5．(2018·鹽城期中考試)為驗證力的平行四邊形定則，某同學將環(huán)形橡皮筋掛在彈簧測力計掛鉤上，用力拉使彈簧測力計上的讀數(shù)為2.00N時，將橡皮筋兩端的位置畫在白紙上，記為O、O′，選擇合適的標度，作出橡皮筋拉力的大小和方向，記為FOO′，如圖甲所示。接著他在彈簧測力計掛鉤和兩支圓珠筆上涂抹少許潤滑油，用兩支圓珠筆和彈簧測力計掛鉤將環(huán)形橡皮筋拉成三角形，使彈簧測力計掛鉤的下端仍到達O點，將兩筆尖的位置標記為A、B，橡皮筋OA段的拉力記為FOA，OB段的拉力記為FOB，如圖乙所示。再將環(huán)形橡皮筋剪斷，測得其所受的拉力F與長度l之間的關系，如圖丙所示。完成下列問題：(1)測得OA＝6.10cm，OB＝8.20cm，AB＝10.70cm，則FOA的大小為________N。(2)選擇相同的標度，下列按比例作出的FOA和FOB的合力F′的圖示正確的是________。(3)通過比較F′與________的大小和方向，即可得出實驗結(jié)論。解析：(1)因為是一根橡皮筋，F(xiàn)OA＝FOB，l＝OA＋OB＋AB＝25.00cm，根據(jù)題圖丙可以得出，F(xiàn)OA＝FOB＝1.50N。(2)因為FOA＝FOB，由平行四邊形定則可知，C正確。(3)F′是根據(jù)平行四邊形得出的合力的測量值，合力的測量值要和合力的真實值FOO′來比較進而得出實驗結(jié)論定則。答案：(1)1.50(2)C(3)FOO′6．(2018·廣州模擬)一同學用電子秤、水壺、細線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中驗證力的平行四邊形定則。(1)如圖甲，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，記下水壺______時電子秤的示數(shù)F。(2)如圖乙，將三細線L1、L2、L3的一端打結(jié)，另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺杯帶上。水平拉開細線L1，在白紙上記下結(jié)點O的位置、__________和電子秤的示數(shù)F1。(3)如圖丙，將另一顆墻釘B釘在與O同一水平位置上，并將L1拴在其上。手握電子秤沿著(2)中L2的方向拉開細線L2，使______________和三根細線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2。(4)在白紙上按一定標度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示，根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若________________，則平行四邊形定則得到驗證。解析：(1)要測量裝滿水的水壺的重力，需記下水壺靜止時電子秤的示數(shù)F。(2)要畫出平行四邊形，則需要記錄分力的大小和方向，所以在白紙上記下結(jié)點O的位置的同時，也要記