2021年高考物理一輪復習考點全攻關專題(11)實驗三驗證力的平行四邊形定則(原卷版)雙擊過關：基本實驗要求.實驗原理互成角度的兩個力FrF2與另外一個力「產生相同的效果，看FpF2用平行四邊形定則求出的合力F與F在實驗誤差允許范圍內是否相同..實驗器材木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細繩、彈簧測力計兩個、三角板、刻度尺、鉛筆..實驗步驟⑴用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的木板上.(2)用兩個彈簧測力計分別鉤住兩個細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一位置。如圖1甲所示.甲 乙圖1⑶用鉛筆描下結點0的位置和兩個細繩套的方向，并記錄彈簧測力計的讀數，利用刻度尺和三角板根據平行四邊形定則求出合力F.(4)只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結點拉到與前面相同的位置0,記下彈簧測力計的讀數尸和細繩的方向，如圖乙所示.(5)比較尸與用平行四邊形定則求得的合力F,看它們在實驗誤差允許的范圍內是否相同.基本實驗方法.正確使用彈簧測力計⑴將兩只彈簧測力計調零后水平互鉤對拉過程中，讀數相同，可選；若不同，應另換或調校，直至相同為止.(2)使用時，讀數應盡量大些，但不能超出彈簧測力計量程.⑶被測力的方向應與軸線方向一致.(4)讀數時應正對、平視刻度..注意事項⑴位置不變：在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結點的位置一定要相同，是為了使合力的作用效果與兩個分力共同作用效果相同，這是利用了等效替代的思想.(2)角度合適：用兩個彈簧測力計鉤住細繩套互成角度地拉橡皮條時，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60°?100°之間為宜.⑶在合力不超出量程及在橡皮條彈性限度內形變應盡量大一些.細繩套應適當長一些，便于確定力的方向.(4)統一標度：在同一次實驗中，畫力的圖示選定的標度要相同，并且要恰當選定標度，使力的圖示稍大一些..誤差分析⑴誤差來源：除彈簧測力計本身的誤差外，還有讀數誤差、作圖誤差等.(2)減小誤差的辦法：①實驗過程中讀數時眼睛一定要正視彈簧測力計的刻度盤，要按有效數字位數要求和彈簧測力計的精度正確讀數和記錄.②作圖時使用刻度尺，并借助三角板，一定要使表示兩力的對邊平行命題熱點一：教材原型實驗【例1】某研究小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗，所用器材有：方木板一塊，白紙，量程為5N的彈簧測力計兩個，橡皮條(帶兩個較長的細繩套)，刻度尺，圖釘(若干個).⑴具體操作前，同學們提出了如下關于實驗操作的建議，其中正確的有 .A.橡皮條應和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上B.重復實驗再次進行驗證時，結點0的位置可以與前一次不同C使用測力計時，施力方向應沿測力計軸線；讀數時視線應正對測力計刻度D.用兩個測力計互成角度拉橡皮條時的拉力必須都小于只用一個測力計的拉力(2)該小組的同學用同一套器材做了四次實驗，白紙上留下的標注信息有結點位置0、力的標度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點，如下圖所示.其中對于提高實驗精度最有利的是 .【變式1】某小組利用橡皮筋(彈力滿足胡克定律)“驗證力的平行四邊形定則”，如圖2甲所示，把貼有白紙的木板放在水平桌面上，他們將完全相同的三根橡皮筋的一端都固定在結點0處，另一端分別系上細線，仍保證橡皮筋原長相同，測得原長L0=4.40cm.沿平行于紙面的方向分別通過細線將三根橡皮筋拉至某一長度(在彈性限度內)，保持狀態不變，如圖乙所示，記錄此時結點的位置和三根橡皮筋另一端的位置，量出三個端點到結點O的距離分別為L尸9.40cm,L2=8.40cm,L3=7.40cm.若三根橡皮筋產生的彈力分別為F「F2、F3，圖中已作出F1的圖示.甲 乙圖2⑴請根據F1的大小比例分別作出F2和F3的圖示，并根據平行四邊形定則畫出F2和F3的合力F合；(2)請在圖中畫出與F2和F3共同作用效果相同的力F的圖示.若F合與F的大小及方向的偏差均在實驗所允許的誤差范圍之內，則該實驗驗證了力的平行四邊形定則.【變式2】某同學為了驗證力的平行四邊形定則，設計了如下實驗，實驗原理圖如圖3甲所示.將三根細繩套系于同一點。，然后與同學配合，同時用三個彈簧秤分別拉住三根細繩套，以合適的角度向三個不同方向拉開.當穩定后，分別記錄三個彈簧秤的讀數.(1)關于下列實驗操作不必要的步驟是 .A.要保證三根細繩套長度相等B.實驗時需要注意保證各彈簧秤及細繩套在同一水平面內C.改變拉力重復實驗，每次必須保證0點在同一位置D.記錄彈簧秤讀數的同時，必須記錄各拉力的方向E.為完成平行四邊形定則的驗證，實驗時還需要測量各拉力間的夾角(2)某次實驗測得彈簧秤讀數分別為FA=2.2N,FB=2.4N,FC=3.2N,請根據圖乙記錄的各力的方向，結合實驗原理，在虛線框內畫出力的圖示，并作出相應的平行四邊形加以驗證.甲 L命題熱點二：實驗拓展創新.對實驗原理的理解、實驗方法的遷移(如圖4)甲 乙

.實驗器材的改進(如圖5)…,替代，~ ,⑴橡皮筋口工彈簧測力計(2)鉤碼電口單簧測力計【例2】某實驗小組用一只彈簧測力計和一個量角器等器材嗎僉證力的平行四邊形定則”，設計的實驗裝置如圖6.固定在豎直木板上的量角器直邊水平，橡皮筋一端固定在量角器圓心0的正上方A點，另一端系繩套1和繩套2.TA鄴*I鄴*I圖6⑴實驗步驟如下：①彈簧測力計掛在繩套1上豎直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的結點到達0點，記下彈簧測力計的示數F；②彈簧測力計掛在繩套1上，手拉著繩套2,緩慢拉橡皮筋，使橡皮筋的結點達到0點，此時繩套1沿0°方向，繩套2沿120°方向，彈簧測力計的示數為F1；③根據力的平行四邊形定則計算繩套1的拉力F]'=；④比較，即可初步驗證力的平行四邊形定則.(2)將繩套1由0°方向緩慢轉動到60°方向，同時繩套2沿120°方向不變，此過程中保持橡皮筋的結點在0點不動，關于繩套1的拉力大小的變化，下列結論正確的是 .A.逐漸增大 B.先增大后減小C.逐漸減小 D.先減小后增大【變式3】某同學在做“驗證力的平行四邊形定則”實驗時，將橡皮筋改為勁度系數為400N/m的輕質彈簧AA'，將彈簧的一端A'固定在豎直墻面上.不可伸長的細線040B、0C分別固定在彈簧的A端和彈簧秤甲、乙的掛鉤上，其中O為OA、OB、OC三段細線的結點，如圖7a所示(俯視圖).在實驗過程中，保持彈簧AA伸長0.01m不變.圖7⑴若OA、OC間夾角為90°,彈簧秤乙的讀數如圖b所示，其讀數是 N.(2)在(1)問中若保持OA與OB的夾角不變，逐漸增大OA與OC的夾角，則彈簧秤甲的讀數大小將 ,彈簧秤乙的讀數大小將.【變式4】某同學嘗試用橡皮筋等器材驗證力的平行四邊形定則，他找到兩條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細繩、白紙、釘子，設計了如下實驗：將兩條橡皮筋的一端與細繩連接，結點為O,細繩下掛一重物，兩橡皮筋的另一端都連有細繩.實驗時，先將兩條橡皮筋的一端的細繩固定在墻上的釘子A上，一條橡皮筋任其下垂，如圖8甲所示；再將另一條橡皮筋的另一端的細繩固定在墻上的釘子B上，如圖乙所示.甲乙圖8⑴為完成實驗，下述操作中必需的是 .A.兩橡皮筋的另一端連接的細繩。、b長度要相同B.要測量橡皮筋的原長C.要測量圖甲和圖乙中橡皮筋的長度D.要記錄圖甲中結點O的位置及過結點O的豎直方向E.要記錄圖乙中結點O'的位置及過結點O'的豎直方向(2)對該實驗“兩條相同的橡皮筋”的要求的理解正確的是 .A.橡皮筋的材料和原長相同即可B.橡皮筋的材料和粗細相同即可C.橡皮筋的材料、原長和粗細均要相同課時精練：1、某同學做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗如圖1甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結點，OB和OC為細繩。圖乙是在白紙上根據實驗結果畫出的圖。A 0甲 乙圖1⑴如果沒有操作失誤，圖乙中的F與P兩力中，方向一定沿AO方向的是 。(2)本實驗采用的科學方法是 。A.理想實驗法B.等效替代法C.控制變量法D.建立物理模型法⑶實驗時，主要的步驟是：A.在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；B.用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩，細繩的另一端系著繩套；C.用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一位置O,記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數；D.按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；E.只用一只彈簧測力計，通過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力F，的圖示；F.比較F，和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結論。上述步驟中，①有重要遺漏的步驟的序號是 和;②遺漏的內容分別是 和 。2、某學生實驗小組設計了一個“驗證力的平行四邊形定則”的實驗，裝置如圖3甲所示，在豎直放置的木板上部附近兩側，固定兩個力傳感器，同一高度放置兩個可以移動的定滑輪，兩根細繩跨過定滑輪分別與兩力傳感器連接，在兩細繩連接的結點O下方懸掛鉤碼，力傳感器1、2的示數分別為F1,F2,調節兩個定滑輪的位置可以改變兩細繩間的夾角。實驗中使用若干相同的鉤碼，每個鉤碼質量均為100克，取g=9.8m/s2。i.uri.urJi內口N圖3⑴關于實驗，下列說法正確的是()A.實驗開始前，需要調節木板使其位于豎直平面內B.每次實驗都必須保證結點位于0點C.實驗時需要記錄鉤碼數量、兩力傳感器的示數和三細繩的方向D.實驗時還需要用一個力傳感器單獨測量懸掛于0點鉤碼的總重力(2)根據某次實驗得到的數據，該同學已經按照力的圖示的要求畫出了F1、F2,請你作圖得到F1、F2的合力F(只作圖，不求大小)，并寫出該合力不完全豎直的一種可能原因3.某課外興趣小組用如圖6甲所示的裝置進行“驗證力的平行四邊形定貝