1、1 2020 届一轮复习人教版 实验： 验证力的平行四边形定则 课时 作业 时间： 45 分钟 1. 请完成“验证力的平行四边形定则”实验的相关内容 (1) 如图甲所示， 在铺有白纸的水平木板上， 橡皮条一端固定在 A点， 另一端拴两个细绳 套 2 (2) 如图乙所示， 用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条， 使绳与橡皮条的结点伸长到某 位 置并记为 O点，记下此时弹簧测力计的示数 F1 和 F2 及两细绳套的方向 (3) 如图丙所示， 用一个弹簧测力计拉橡皮条， 使绳与橡皮条的结点拉到 O点， 记下此时 弹簧测力计的示数 F 3.00 N 和细绳的方向 (4) 如图丁所示，已按一定比例作出了
2、F1、 F2 和 F 的图示，请用作图法作出 F1 和 F2 的合 力 答案： 图见解析 (5) 合力与 F 大小相等，方向略有偏差，如果此偏差仅由 F1 引起，则原因是 F1 的大小比 真实值偏大、 F1 与 F2 的夹角比真实夹角偏大 ( 选填“大”或“小” ) 解 析： (2) 要记下两分力 F1 和 F2 的方向 3 弹簧测力计的示数要估读一位，即 F 3.00 N. 3 4 由力的图示作出 F1 和 F2 的合力 F， 如图 5 由图所示，将 F1 减小或减小 F1 与 F 的夹角，合力 F与 F 更接近重合，则原因是 F1 的大小比真实值偏大、 F1 与 F2 的夹角比真实夹角偏大
3、 4 2. 某同学找到一条遵循胡克定律的橡皮筋来验证力的平行四边形定则， 设计了如下实验： (1) 将橡皮筋的两端分别与两条细线相连，测出橡皮筋的原长； (2) 将橡皮筋一端细线用钉子固定在竖直板上 A点， 在橡皮筋的中点 O再用细线系一重物， 另一端自然下垂，如图甲所示； (3) 将橡皮筋另一端细线固定在竖直板上的 B 点，如图乙所示 为完成实验，下述操作中需要的是 BE. A 橡皮筋两端连接细线长度必须相同 B 要测量图甲中橡皮筋 Oa的长度和图乙中橡皮筋 Oa、 Ob的长度 C A、 B 两点必须在同一高度处 D 要记录图甲中 O点的位置及过 O点的竖直方向 E 要记录图乙中结点 O的位
4、置、过结点 O的竖直方向及橡皮筋 Oa、 Ob的方向 3. 某同学在做“验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则”实验， 试完成下列问题 (1) 主要的两个实验步骤如下： 把橡皮条的一端用图钉固定于 P 点，同时用两个弹簧测力计将橡皮条的另一端拉到位 置 O. 这时两弹簧测力计的示数如图甲所示，则两弹簧测力计的读数分别为 FA3 .40 N 、 FB 4.00 N. 5 假如橡皮条的自由端仅用一个弹簧测力计拉着，也把它拉到 O点位置，弹簧测力计的 示数如图乙所示，则 FC 6.00 N. 6 (2) 用 4 mm表示 1 N， 在图丙中作出力 FA、 FB和 FC 的图示根据平行四边形定则在图
5、丙 中 作出 FA 和 FB的合力 F， F 的大小为 6.08 N. 答案： 图见解析 (3) 实验的结果能否验证平行四边形定则：能 ( 选填“能”或“不能” ) 解析： (1) 题中所用弹簧测力计的分度值为 0.1 N ，因此读数时应保留两位小数 (2) 根据平行四边形定则作出 FA和 FB的合力 F， 如图所示，由图示可求得合力： F 6.08 N. (3) 在误差允许范围内，由平行四边形定则作出的 FA和 FB 的合力与 FC 相等，这说明实验 结果能验证平行四边形定则 7 4. 用如图所示的器材和方法可以验证“力的平行四边形定则” 在圆形桌子透明桌面上 平 铺一张白纸，在桌子边缘安装
6、三个光滑的滑轮，其中，滑轮 P1 固定在桌子边，滑轮 P2、 P3可沿桌边移动 第一次实验中，步骤如下： A. 在三根轻绳下挂上一定数量的钩码，并使结点 O静止； B. 在白纸上描下 O点的位置和三根绳子的方向，以 O点为起点，作出三拉力的图示； C. 以绕过 P2、 P3 绳的两个力为邻边作平行四边形， 作出 O点为起点的平行四边形的对角 线， 量出对角线的长度； D. 检验对角线的长度和绕过 P1 绳拉力的图示的长度是否一样，方向是否在一条直线上 1 这次实验中， 若一根绳挂的钩码质量为 m， 另一根绳挂的钩码质量为 2m，则第三根绳 挂的质量一定大于 m且小于 3m. 2 第二次实验时，
7、改变滑轮 P2、P 3 的位置和相应绳上钩码的数量，使结点平衡，绳的结 点不 必 ( 选填 “必须”或“ 不必” ) 与第一次实验中白纸上描下的 O点重合实验中，若桌面 不水平不会 ( 选填“会 ”或“不会” ) 影响实验的结论 解析： (1) 若一根绳挂的钩码质量为 m， 另一根绳挂的钩码质量为 2m， 则两绳子的拉力分别 为 mg、2 mg， 两绳子拉力的合力 F 的范围是 |2 mg mg| Fmg2 mg， 即 mgF3 mg，三力 的合力 为零，则第三根绳挂的质量范围在 m 3m之间，即第三根绳挂的质量一定大于 m且小 于 3m. (2) 本 实 验 不 是 先 用 一 根 绳 拉
8、， 然 后 用 两 根 绳 去 拉 ， 使 一 根 绳 拉 的 作 用 效 果 与 两 根 绳 拉 的 作 用 效 果 相 同 ， 而 是 三 根 绳 都 同 时 拉 O点 ， 所 以 O点的位置可以改变，若桌面不水平，也不会影响实验结论 5. 图甲是“验证力的平行四边形定则”的实验 装置实验操作如下： 8 1 弹簧测力计 A 挂于固定点 P， 下端用细线挂一重物 M， 测量 M( 重物 ) 的重力，并记 录 为 F. 2 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 ( 如 图 所 示 ) ， 此
9、时 需 记 下 结 点 O的 位 置 和 两 测 力 计 的 示 数 F1、F 2 以 及 细 线 Oa、O b、 Oc的 方 向 ( 或 三 段 细 线 的 方 向 ) 3 某 同 学 已 在 图 乙 纸 上 作 出 F1、 F2 的 图 示 ， 请 根 据 力 的 平 行 四 边 形 定 则 作 出 F1、 F2 的 合 力 F. 9 答案： 如图所示 10 4 改变两细线的夹角，重复做几次实验若 F的方向近似在细线 Oc 方向上，且大小 近似等于 F， 则平行四边形定则得以验证 6(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
10、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 ) 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 BC. 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 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，如下图所示其中对于提高实验精度最 有利的是 B
11、. 11 解析： 本实验中对所作的力的平行四边形没有特殊的要求，因此不需要让橡皮条与两 细绳套夹角的角平分线在一条直线上，选项 A 错误；进行另一次验证时， O点位置可以改变， 选项 B正确；根据弹簧测力计的使用规则和读数规则可知选项 C 正确；实验不要求分力一定比合 力小，选项 D 错误 A 图中， 点与点的间距过小、 两分力之间的夹角过小且标度过大， 选项 A 错误； C 图中， 在测力计量程范围内，力过小，会导致读数误差较大，选项 C 错误； D 图中，两个分力之间的夹 角过小，同时标度过大，选项 D错误；综上分析，只有选项 B 最有利于减小实验误差， 选项 B正 确 7某同学通过下述实
12、验验证力的平行四边形定则 实 验步骤： 将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向 12 如图甲所示， 将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上， 另一端用圆珠笔尖竖直向下拉， 直到 弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为 O1、 O2，记录弹簧秤的示数 F， 测量并记录 O1、 O2 间的距离 ( 即橡皮筋的长度 l ) 每次将弹簧秤示数改变 0.50 N ，测出所对 应 的 l ，部分数据如表所示： F/N 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 l /cm l 0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05 找出中 F2 .50 N 时橡皮
13、筋两端的位置， 重新标记为 O、 O， 橡皮筋的拉力记为 FOO. 13 在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示用两圆珠笔尖成适当 角度同时拉橡皮筋的两端， 使秤钩的下端达到 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. 完成下列作图和填空： (1) 利用表中数据在给出的坐标纸上画出 F- l 图线， 根据图线求得 l 0 10.00(9.80 、 9.90 、 10.10 均正确 ) cm. 14 答案： 如图所示 (2) 测得 OA6 .00 cm ，OB 7.60 cm ，则 FOA的大小为 1.80(1.70
14、1 .90 均正确 ) N. 15 (3) 根据给出的标度，作出 FOA和 FOB的合力 F的图示 答案： 如图所示 (4) 通过比较 F与 解析： (1) F l 图线的横轴截距表示 F 0 时橡皮筋 l 的值，因此 F l 图线的横轴截距 即 表示橡皮筋原长， l 0 10.0 cm. 2 橡皮筋总长度 l 6.00 cm 7.60 cm 13.60 cm ，在 F l 图线上找到与 13.60 cm 对 应的弹力 F 1.80 N. FOO 的大小和方向，即可得出实验结论 16 3 根据平行四边形定则，作出平行四边形并求出对角线表示的力 F. 4 因为 F是根据平行四边形定则求出的， FOO是实际测量出的，如果在误差允许范围 内， F与 FOO近似相等，就验证了平行四边形定则
