1、【 精品教育资源文库 】 第二章 实验三 验证力的平行四边形定则 1 (2017 全国卷 )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 1 mm)的纸贴在桌面上，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。 导学号 21992145 (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 _4.0_N。 (2)撤去 (1)中
2、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 4.2 N 和 F2 5.6 N。 ( )用 5 mm 长度的线段表示 1 N 的力，以 O 点为作用点，在图 (a)中画出力 F1、 F2的图示，然后按平形四边形定则画出它们的合力 F 合 ； _如图所示 _ ( )F 合 的大小为 _4.0_N， F 合 与拉力 F 的夹角的正切值为 _0.05_。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
3、定则。 解析 (1)由测力计的读数规则可知，读数为 4.0N。 (2)( )利用平行四边形定则作图；( )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。 2 (2016 浙江理综 )某同学在 “ 探究弹簧和弹簧伸长的关系 ” 的实验中，测得图中弹簧OC 的劲度系数为 500N/m。如图 1 所示，用弹簧 OC 和弹簧秤 a、 b 做 “ 探究求合力的方法 ” 实【 精品教育资源文库 】 验。在保持弹簧伸长 1.00cm 不变的条件下。 导学号
4、21992146 (1)若弹簧秤 a、 b 间夹角为 90 ，弹簧秤 a 的读数是 _3.00(3.00 3.02)_N(图 2 中所示 )，则弹簧秤 b 的读数可能为 _4.00(3.90 4.10)_N。 (2)若弹簧秤 a、 b 间夹角大于 90 ，保持弹簧秤 a 与弹簧 OC 的夹角不变，减小弹簧秤 b与弹簧 OC 的夹角，则弹簧秤 a 的读数 _变大 _、弹簧秤 b 的读数 _变大 _(填 “ 变大 ” 、 “ 变小 ” 或 “ 不变 ”) 。 解析 (1)弹簧秤 a 的读数是 3.00N；弹簧 OC 的拉力 F kx 5001 .0010 2N5.00N，则弹簧秤 b 的读数可能为
5、 5.002 3.002N 4.00N。 (2)若弹簧秤 a、 b 间夹角大于 90 ，保持弹簧秤 a 与弹簧 OC 夹角不变，减小弹簧秤 b与弹簧 OC 的夹角，由力的平行四边形定则和力的图示可知，弹簧秤 a 的读数变大，弹簧秤 b的读数变大。 3 (2017 江苏镇江一模 )在 “ 探究求合力的方法 ” 实验中，某同学用两只弹簧测力计将橡皮筋的端点拉到 O 点，作出这两个拉力 F1、 F2的图示 (图甲 )，然后用一只弹簧测力计将橡皮筋的端点仍然拉到 O，弹簧测力计示数 F 如图乙所示。 导学号 21992147 (1)弹簧测力计的示数 F _2.8_N。 (2)请帮他在图甲中画出力 F
6、的图示 (图中 a 为记录 F 方向时所记录的一点 )。 _如图所示 _。 (3)该同学用虚线把 F 的箭头末端分别与 F1、 F2的箭头末端连起来。他观察图形后受到了启发。你认为他紧接着应进行的两个实验步骤是 _BC_。 A整理实验器材 【 精品教育资源文库 】 B提出求合力方法的猜想 C改变 F1、 F2的大小和方向，重复上述实验 D与同学交流讨论实验结果，得出结论 解析 (1)弹簧测力计的分度值为 0.2N，可知弹 簧测力计的示数 F 2.8N。 (2)根据图示法作出 F 的图示，如图所示。 (3)用虚线把 F 的箭头末端分别与 F1、 F2的箭头末端连起来。观察图形后受到了启发，提出
7、求合力方法的猜想，然后改变 F1、 F2的大小和方向，重复上述实验，故 B、 C 正确。 4 (2017 河南郑州三模 )实验小组的同学利用弹簧测力计在水平放置的方木板上做 “ 验证共点力的合成规律的实验 ” 。 导学号 21992148 (1)同学们用坐标纸记下某次橡皮筋的结点位置 O 以及两弹簧测力计施加的拉力的大小和方向，如图所示。图中每个正方形小格边长 均表示 1.0N，利用作图法可知 F1与 F2的合力大小为 _6.5(6.2 6.7 均可 )_N。 (结果保留两位有效数字 ) (2)实验时，第一次用两个弹簧测力计、第二次用一个弹簧测力计将橡皮筋的结点拉到同一位置，其目的是为了 _使
8、力的作用效果相同 _。 (3)不改变测力计 1 的示数 F1的大小，逐渐减小弹簧测力计 1 与合力之间的夹角。为使结点 O 位置保持不变，则另一测力计 2 的示数将 _减小 _(填 “ 增大 ”“ 减小 ” 或 “ 不变 ”) 。 解析 (1)以表示两力的线段为邻边作平行四边形，平行四边形的对角线是两力的合力，合 力如图所示，图中每个正方形小格边长均代表 1.0N， F1与 F2的合力大小 F 6.5N； (2)保证橡皮筋的结点位置不变，目的是使合力与两个分力同时作用时的作用效果相同。 【 精品教育资源文库 】 (3)结点 O 位置保持不变，合力不变，不改变测力计 1 的示数 F1的大小，逐
9、渐减小两个弹簧测力计之间的夹角，如右图所示，以 O 点为圆心， F1为半径的圆弧上各点到 F 顶点的距离逐渐减小，即测力计 2 的示数将减小。 5 (2017 河南豫南九校质量考评 )用如下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，在桌子边缘安装三个光滑 的滑轮，其中，滑轮 P1固定在桌边，滑轮 P2、 P3可沿桌边移动。第一次实验中，步骤如下： 导学号 21992149 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，作出三个拉力的图示； C以绕过 P2、 P3绳的两个力为邻边作平行四边形
10、，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 绳的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，则第三根绳挂的钩码质量一定大于 _m_且小于 _3m_。 (2)第二次实验时，改变滑轮 P2、 P3的位置和相应绳上钩码的数量，使结点平衡，绳的结点 _不必 _(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 _(填 “ 会 ” 或 “ 不会 ”) 影响实验的结论。 解析 (1)由平行四边形定则知，合力与分力必构
11、成一个三角形，三角形中任一条边的边长一定小于另两条边的边长 之和、大于另两条边的边长之差，故第三根绳挂的钩码质量一定大于 m 且小于 3m。 (2)本实验是通 过共点力的平衡条件验证力的平行四边形定则，不是用等效替代法，故绳的结点不必与第一次实验中白纸上描下的 O 点重合，若桌面不平，也不会影响实验结论。 6 (2017 江西上饶一模 )某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平【 精品教育资源文库 】 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：
12、 导学号 21992150 .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 _ _； .若 _ _，即可初步验证； .只改变绳套 2 的方向，重复上述实验步骤。 回答下列问题： (1)完成实验步骤： _ 33 F_ _F1 F1_。 (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
13、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 _A_(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 解析 (1) 由平衡条件得 F1 Ftan30 33 F。 F1 是根据平行四边形定则计算得出的， F1是通过实验测出的，只要 F1 F1，则可初步验证力的平行四边形定则。 (2)设绳套 1 与水平方向的夹角为 ，由正弦定理有： F1sin60 F1 ， F1 sin60 F1，由于 F1不变， 由 0 增大到 60 的过程中， sin(30 )逐渐增大，故 F1 逐渐增大。
