2019版高考物理總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新增分 專題三 驗(yàn)證力的平行四邊形定則學(xué)案

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1、 實(shí)驗(yàn)三　驗(yàn)證力的平行四邊形定則 一、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)的平行四邊形定則。 2．實(shí)驗(yàn)原理 (1)等效法：一個(gè)力F′的作用效果和兩個(gè)力F1、F2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長(zhǎng)到同一點(diǎn)，所以一個(gè)力F′就是這兩個(gè)力F1和F2的合力，作出力F′的圖示，如圖所示。 (2)平行四邊形法：根據(jù)平行四邊形定則作出力F1和F2的合力F的圖示。 (3)驗(yàn)證：比較F和F′的大小和方向是否相同，若在誤差允許的范圍內(nèi)相同，則驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。 3．實(shí)驗(yàn)器材：木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細(xì)繩、彈簧測(cè)力計(jì)(2只)、三角板、刻度尺等。 4．實(shí)

2、驗(yàn)步驟 (1)用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的木板上，如圖所示。 (2)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住兩個(gè)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一點(diǎn)O。 (3)用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個(gè)細(xì)繩套的方向，并記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1、F2，利用刻度尺和三角板作平行四邊形，畫出對(duì)角線所代表的力F。 (4)只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到與前面實(shí)驗(yàn)中的相同位置O，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F′和細(xì)繩的方向。 (5)比較F和F′，觀察它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相同。 二、數(shù)據(jù)處理與誤差分析 1．?dāng)?shù)據(jù)處理 (1)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩方向畫直線，

3、按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過O點(diǎn)畫平行四邊形的對(duì)角線，此對(duì)角線即為合力F的圖示。 (2)用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出實(shí)驗(yàn)步驟(4)中彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F′的圖示。 (3)比較F與F′是否完全重合或幾乎完全重合，從而驗(yàn)證平行四邊形定則。 2．誤差分析：實(shí)驗(yàn)誤差除彈簧測(cè)力計(jì)本身的誤差外，還主要來源于讀數(shù)誤差和作圖誤差兩個(gè)方面。 (1)減小讀數(shù)誤差的方法：彈簧測(cè)力計(jì)數(shù)據(jù)在允許的情況下，盡量大一些。讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視刻度，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄。 (2)減小作圖誤差的方法：作圖時(shí)兩力的對(duì)邊一定要平行

4、，兩個(gè)分力F1、F2間的夾角越大，用平行四邊形作出的合力F的誤差ΔF就越大，所以實(shí)驗(yàn)中不要把F1、F2間的夾角取得太大。 3．注意事項(xiàng) (1)彈簧相同：使用彈簧測(cè)力計(jì)前，要先觀察指針是否指在零刻度處，若指針不在零刻度處，要設(shè)法調(diào)整指針，使之指在零刻度處。再將兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉，如果兩個(gè)示數(shù)相同方可使用。 (2)位置不變：在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置一定要相同。 (3)角度合適：用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時(shí)，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60°～120°之間為宜。 (4)盡量減少誤差：在合力不超出量程及在橡皮條彈性限度內(nèi)形變應(yīng)盡量大

5、一些；細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些，便于確定力的方向。 (5)統(tǒng)一標(biāo)度：在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些。 考點(diǎn)1　基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) [例1]　(2015·安徽高考)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上，將橡皮條的一端固定在板上一點(diǎn)，兩個(gè)細(xì)繩套系在橡皮條的另一端。用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別拉住兩個(gè)細(xì)繩套，互成角度地施加拉力，使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)紙面上某一位置，如圖所示。請(qǐng)將以下的實(shí)驗(yàn)操作和處理補(bǔ)充完整： (1)用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)位置，記為O； (2)記錄兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1和F2，沿每條細(xì)繩(套)的方向用

6、鉛筆分別描出幾個(gè)點(diǎn)，用刻度尺把相應(yīng)的點(diǎn)連成線； (3)只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)仍拉到位置O，記錄測(cè)力計(jì)的示數(shù)F3，__________________________________ _________________________________________________________； (4)按照力的圖示要求，作出拉力F1、F2、F3； (5)根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F； (6)比較________的一致程度，若有較大差異，對(duì)其原因進(jìn)行分析，并作出相應(yīng)的改進(jìn)后再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 解析　使一個(gè)力F的作用效果和兩個(gè)力F1、F2的共同作用效

7、果相同，都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長(zhǎng)到某點(diǎn)，則力F就是這兩個(gè)力F1、F2的合力。作出F的圖示，再根據(jù)力的平行四邊形定則作出力F1、F2的合力F3的圖示，比較F和F3的大小和方向是否相同，從而驗(yàn)證力的平行四邊形定則。因?yàn)槭鞘噶?，所以本?shí)驗(yàn)中必須記錄結(jié)點(diǎn)O的位置以及彈簧彈力的大小和方向。 答案　(3)沿此細(xì)繩(套)的方向用鉛筆描出幾個(gè)點(diǎn)，用刻度尺把這些點(diǎn)連成直線　(6)F和F3 每次實(shí)驗(yàn)保證結(jié)點(diǎn)位置保持不變，是為了使合力的作用效果與兩個(gè)分力共同作用的效果相同，這是物理學(xué)中等效替換的思想方法。由于力不僅有大小，還有方向，若兩次橡皮條的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度相同但結(jié)點(diǎn)位置不同，說明兩次效果不同，不滿足合

8、力與分力的關(guān)系，不能驗(yàn)證平行四邊形定則。 某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB與OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。 (1)如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是________。 (2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是________。 A．理想實(shí)驗(yàn)法　 B．等效替代法 C．控制變量法 D．建立物理模型法 (3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(diǎn)，在橡皮條的

9、另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套； C．用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O。記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1和F2； D．按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F； E．只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長(zhǎng)，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F′，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出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(jié)論。 上述步驟中：①有重要遺漏的步驟的序號(hào)是__________和________； ②遺漏的內(nèi)容分別是________

10、________和_________________。 答案　(1)F′　(2)B (3)①C　E　②C中應(yīng)加上“記下兩條細(xì)繩的方向”　E中應(yīng)說明“把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O” 解析　(1)由一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條至O點(diǎn)的拉力一定沿AO方向；而根據(jù)平行四邊形定則作出的合力，由于誤差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F′。 (2)一個(gè)力的作用效果與兩個(gè)力的作用效果相同，它們的作用效果可以等效替代，B正確。 (3)①根據(jù)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)的操作步驟可知，有重要遺漏的步驟的序號(hào)是C、E。 ②在C中未記下兩條細(xì)繩的方向，E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O。

11、 考點(diǎn)2　數(shù)據(jù)處理與誤差分析 [例2]　(2017·大連重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)在探究求合力的方法時(shí)，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩。實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過兩細(xì)繩用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)通過細(xì)繩拉橡皮條。 (1)同學(xué)們?cè)诓僮鬟^程中有如下議論，其中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的說法是________(填字母代號(hào))。 A．兩根細(xì)繩必須等長(zhǎng) B．彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行 C．用兩彈簧測(cè)力計(jì)同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)，兩彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)應(yīng)適當(dāng)大一些 D．拉橡皮條的細(xì)繩要長(zhǎng)些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些 (2)當(dāng)

12、橡皮條的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖所示。這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)a、b的讀數(shù)分別為________N和________N。 (3)在給出的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力，并利用作圖法求出合力大小為________N。 解析　(1)拉橡皮條的兩根細(xì)繩長(zhǎng)度不需要相等，適當(dāng)長(zhǎng)一些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)離得遠(yuǎn)一些，可以減小在方向描述上的誤差。彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行，以保證各拉力的方向與木板平行，這樣能夠在白紙上記錄下各力的方向。彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)適當(dāng)大一些可減小讀數(shù)誤差。B、C、D正確。 (2)彈簧測(cè)力計(jì)上最小一格表示0.1 N，讀數(shù)時(shí)有效數(shù)字要保留兩位小數(shù)。

13、 (3)以方格紙上一個(gè)小格的邊長(zhǎng)作為0.5 N的標(biāo)度，作出兩個(gè)拉力的圖示，以這兩個(gè)拉力為鄰邊作平行四邊形，則所夾的對(duì)角線就表示合力的大小和方向。量出該對(duì)角線的長(zhǎng)度，看其是標(biāo)度的多少倍，求其大小。 答案　(1)BCD (2)4.00 2.50 (3)如圖所示　4.70(4.50～4.90 均可) 1．?dāng)?shù)據(jù)處理——作圖法 在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，由作圖法得到的合力F與實(shí)際測(cè)量得到的合力F′不可能完全重合，只要在誤差范圍內(nèi)可以認(rèn)為合力F與合力F′重合即可驗(yàn)證平行四邊形定則，如圖所示。 2．誤差分析 (1)彈簧測(cè)力計(jì)使用前沒調(diào)零會(huì)造成系統(tǒng)誤差。 (2)使用

14、中，彈簧測(cè)力計(jì)的彈簧和外殼之間、指針和外殼之間或彈簧測(cè)力計(jì)外殼和紙面之間有摩擦力存在會(huì)造成系統(tǒng)誤差。 (3)兩次測(cè)量拉力時(shí)，橡皮條的結(jié)點(diǎn)O沒有拉到同一點(diǎn)會(huì)造成偶然誤差。 (4)讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄，兩力的對(duì)邊一定要平行，否則會(huì)造成錯(cuò)誤。 (5)在應(yīng)用平行四邊形定則作圖時(shí)，F(xiàn)1、F2及合力F作圖不準(zhǔn)確。 (2017·河南洛陽統(tǒng)考)某物理興趣小組在“驗(yàn)證平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，找到兩條勁度系數(shù)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(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計(jì)了如圖所示實(shí)驗(yàn)：將兩條橡皮筋的一端用細(xì)繩連接于結(jié)點(diǎn)O，兩條橡皮筋的另一端

15、分別掛在墻上的釘子A及重物C上，同時(shí)用一條細(xì)繩一端與結(jié)點(diǎn)O相連，另一端用釘子B固定在墻上。 (1)為完成該實(shí)驗(yàn)，下述操作中不必要的是________。 A．記錄細(xì)繩OB的位置 B．測(cè)量每條橡皮筋的伸長(zhǎng)量 C．記錄懸掛重物后結(jié)點(diǎn)O的位置 D．測(cè)量細(xì)繩OB的長(zhǎng)度 (2)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，以下采取的措施必要的是______。 A．兩橡皮筋必須等長(zhǎng)、粗細(xì)相同 B．每條橡皮筋的伸長(zhǎng)量應(yīng)盡可能大 C．細(xì)繩、橡皮筋都應(yīng)與豎直墻面平行 D．拉橡皮筋的細(xì)繩要長(zhǎng)些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要適當(dāng)遠(yuǎn)些 答案　(1)D　(2)CD 解析　(1)為完成該實(shí)驗(yàn)，需要測(cè)量每條橡皮筋的伸長(zhǎng)量，可以得出兩

16、條橡皮筋的彈力的關(guān)系；記錄懸掛重物后結(jié)點(diǎn)的位置，可以畫出OA、OC橡皮筋中的彈力圖示。記錄細(xì)繩OB的位置，可以得出OA和OC中合力的真實(shí)方向。不必要測(cè)量細(xì)繩OB的長(zhǎng)度，選D。 (2)實(shí)驗(yàn)中，兩橡皮筋不是必須等長(zhǎng)、粗細(xì)相同；每條橡皮筋的伸長(zhǎng)量不需要盡可能大。細(xì)繩、橡皮筋都必須與豎直墻面平行，拉橡皮筋的細(xì)繩要長(zhǎng)些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要適當(dāng)遠(yuǎn)些，可以減小實(shí)驗(yàn)誤差，C、D正確。 考點(diǎn)3　實(shí)驗(yàn)的拓展與創(chuàng)新 實(shí)驗(yàn)原理 的遷移 利用三力平衡的結(jié)論，一個(gè)力與另外兩個(gè)力的合力等大反向，驗(yàn)證這個(gè)力與另外兩個(gè)力的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)器材 的替換 [例3]　(2017·廣州二模)一同學(xué)用電子

17、秤、水壺、細(xì)線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中驗(yàn)證力的平行四邊形定則。 (1)如圖(a)，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，記下水壺________時(shí)電子秤的示數(shù)F。 (2)如圖(b)，將三根細(xì)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(xì)線L1，在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置、________和電子秤的示數(shù)F1。 (3)如圖(c)，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(xì)線L2，使______________和三根細(xì)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(biāo)度

18、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(yàn)證。 解析　(1)要測(cè)量裝滿水的水壺的重力，則應(yīng)記下水壺靜止時(shí)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(diǎn)O的位置的同時(shí)，也要記錄三根細(xì)線的方向以及電子秤的示數(shù)F1。 (3)已經(jīng)記錄了一個(gè)分力的大小，還要記錄另一個(gè)分力的大小，則結(jié)點(diǎn)O點(diǎn)位置不能變化，力的方向也都不能變化，所以應(yīng)使結(jié)點(diǎn)O的位置和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2。 (4)根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示

19、，若F和F′在誤差范圍內(nèi)重合，則平行四邊形定則得到驗(yàn)證。 答案　(1)靜止　(2)三根細(xì)線的方向 (3)結(jié)點(diǎn)O的位置　(4)F和F′在誤差范圍內(nèi)重合 “驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)的方法是多樣的，通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目，體現(xiàn)拓展性、開放性、探究性等特點(diǎn)。如在缺少?gòu)椈蓽y(cè)力計(jì)的情況下，可利用滑輪和鉤碼進(jìn)行“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)；也可用一支彈簧測(cè)力計(jì)交替使用按照上面的實(shí)驗(yàn)步驟靈活進(jìn)行“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)；還可以用三個(gè)相同的橡皮條，將三個(gè)橡皮條系于一點(diǎn)，互成角度地將它們拉長(zhǎng)，記下各自的拉力方向，伸長(zhǎng)后的長(zhǎng)度，并測(cè)出原長(zhǎng)，根據(jù)伸長(zhǎng)量確定三個(gè)拉力的大小關(guān)系，再結(jié)

20、合力的圖示作圖驗(yàn)證平行四邊形定則等?？傊?，本實(shí)驗(yàn)的拓展主要體現(xiàn)在兩點(diǎn)：(1)實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)與拓展應(yīng)用；(2)等效思想的應(yīng)用。 有同學(xué)利用如圖所示的裝置來驗(yàn)證力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個(gè)光滑的滑輪A和B，將繩子打一個(gè)結(jié)點(diǎn)O，每個(gè)鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)鉤碼個(gè)數(shù)讀出三段繩子的拉力F1、F2和F3，回答下列問題： (1)改變鉤碼個(gè)數(shù)，實(shí)驗(yàn)?zāi)芡瓿傻氖?　　) A．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4 B．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4 C．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N2＝N3＝4 D．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5 (2)在拆下鉤碼和繩子前，最

21、重要的一個(gè)步驟是(　　) A．標(biāo)記結(jié)點(diǎn)O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向 B．量出OA、OB、OC三段繩子的長(zhǎng)度 C．用量角器量出三段繩子之間的夾角 D．用天平測(cè)出鉤碼的質(zhì)量 (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理及操作，在作圖時(shí)，你認(rèn)為圖中________是正確的。(填“甲”或“乙”) 答案　(1)BCD　(2)A　(3)甲 解析　(1)實(shí)驗(yàn)中的分力與合力的關(guān)系必須滿足：|F1－F2|≤F3≤F1＋F2，因此B、C、D是可以的。 (2)結(jié)點(diǎn)O體現(xiàn)力的作用效果必須做好標(biāo)記，OA、OB、OC三段繩子的方向代表力的方向，同時(shí)也確定了力的夾角，力的大小由鉤碼個(gè)數(shù)確定，故選A。 (3

22、)實(shí)驗(yàn)中F3應(yīng)該是豎直向下的，所以圖甲正確。 1．(2016·浙江高考)某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為500 N/m。如圖甲所示，用彈簧OC和彈簧秤a、b做“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)。在保持彈簧伸長(zhǎng)1.00 cm不變的條件下， (1)若彈簧秤a、b間夾角為90°，彈簧秤a的讀數(shù)是________N(圖乙中所示)，則彈簧秤b的讀數(shù)可能為________N。 (2)若彈簧秤a、b間夾角大于90°，保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角，則彈簧秤a的讀數(shù)________，彈簧秤b的讀數(shù)________。(均填“變大”

23、“變小”或“不變”) 答案　(1)3.00(3.00～3.02)　4.00(3.90～4.10) (2)變大　變大 解析　(1)彈簧秤的讀數(shù)應(yīng)注意估讀，由題圖乙可知彈簧秤a的讀數(shù)為3.00 N。由題意知彈簧OC的彈力大小FOC＝kx＝5 N，即彈簧秤a、b的合力大小應(yīng)當(dāng)?shù)扔? N，因?yàn)樗鼈冎g的夾角為90°，當(dāng)a的讀數(shù)為3.00 N時(shí)，b的讀數(shù)理論值應(yīng)為4.00 N。 (2)對(duì)O點(diǎn)受力分析，作力的矢量三角形如圖所示，保證O點(diǎn)不動(dòng)的前提下，彈簧OC的拉力為定值，在彈簧秤a、b夾角大于90°的前提條件下，若讓彈簧秤b與OC夾角減小，由圖可知彈簧秤a的拉力應(yīng)該變大，b的拉力也變大。 2

24、．(2017·全國(guó)卷Ⅲ)某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，將畫有坐標(biāo)軸(橫軸為 x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1 mm)的紙貼在桌面上，如圖(a)所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)(位于圖示部分之外)，另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí)，橡皮筋處于原長(zhǎng)。 (1)用一只測(cè)力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O。此時(shí)拉力F的大小可由測(cè)力計(jì)讀出。測(cè)力計(jì)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(diǎn)，現(xiàn)使用兩個(gè)測(cè)力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋，再次將P端拉至O點(diǎn)。此時(shí)觀察到兩個(gè)拉力分別沿圖(a)中兩條虛線所示的方向，由測(cè)力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大

25、小分別為F1＝4.2 N和F2＝5.6 N。 ①用5 mm長(zhǎng)度的線段表示1 N的力，以O(shè)點(diǎn)為作用點(diǎn)，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； 圖(a) 圖(b) ②F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(shí)驗(yàn)所允許的誤差范圍之內(nèi)，則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。 答案　(1)4.0 (2)①圖見解析?、?.0　0.05 解析　(1)由題給測(cè)力計(jì)示數(shù)可知，讀數(shù)為4.0 N。 (2)作圖，F(xiàn)2長(zhǎng)度為28 mm，F(xiàn)1長(zhǎng)度為21 mm，平行四邊形如圖，量出合力長(zhǎng)度

26、約為20 mm，大小代表4.0 N，量出合力箭頭處到y(tǒng)軸距離和所作合力在y軸上投影長(zhǎng)度，其比值就是F合與拉力F的夾角的正切值。 3. 為了探索彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系，小明同學(xué)選了甲、乙兩根規(guī)格不同的彈簧進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪出如圖所示圖象。則： (1)圖象不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是__________________________。 (2)從圖象上看，該同學(xué)沒能完全按實(shí)驗(yàn)要求做，而使圖象上端成曲線，圖象上端彎曲的原因是_____________________________。 (3)若將重為2 N的物體分別掛在兩彈簧的下端，則彈簧甲的伸長(zhǎng)量為________ m，彈簧乙的伸長(zhǎng)

27、量為________ m。 答案　(1)彈簧不是輕質(zhì)的，重力不能忽略 (2)已超過彈簧的彈性限度 (3)5×10－2　3×10－2 解析　(1)由題圖看出，在不掛鉤碼的情況下兩彈簧均有2×10－2 m的伸長(zhǎng)量，說明兩彈簧均不是輕質(zhì)的，在自身重力作用下就會(huì)有一定的伸長(zhǎng)量。 (2)由胡克定律可知，在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小F與其伸長(zhǎng)(或壓縮)的長(zhǎng)度x成正比，因此，題圖中圖象上端成曲線說明彈簧已經(jīng)超出了彈性限度。 (3)由圖可知，當(dāng)鉤碼重量為2 N時(shí)，對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)分別為5 cm和3 cm，所以彈簧甲的伸長(zhǎng)量為5×10－2 m，乙的伸長(zhǎng)量為3×10－2 m。 4．(2017·河北武邑中

28、學(xué)質(zhì)檢)某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”。彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物M，彈簧測(cè)力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置。分別讀出彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和細(xì)線的方向。 (1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為________N。 (2)下列實(shí)驗(yàn)要求不必要的是________(填選項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母)。 A．應(yīng)測(cè)量重物M所受的重力 B．彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)在使用前校零 C．細(xì)線方向應(yīng)與木板平面平行 D．改變拉力，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置 (3)某次實(shí)驗(yàn)中，

29、該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)A的指針稍稍超出量程，請(qǐng)你提出兩個(gè)解決辦法。 答案　(1)3.6　(2)D (3)①減小彈簧測(cè)力計(jì)B的拉力；②將重物M換為較輕的物體(或?qū)椈蓽y(cè)力計(jì)A更換成較大量程的彈簧測(cè)力計(jì)、改變彈簧測(cè)力計(jì)B拉力的方向等)。 解析　(1)由題圖知，彈簧測(cè)力計(jì)A的分度值為0.2 N，讀數(shù)為3.6 N。 (2)驗(yàn)證力的平行四邊形定則，一定要正確記錄合力與兩個(gè)分力的大小與方向，多次實(shí)驗(yàn)應(yīng)改變結(jié)點(diǎn)位置，D錯(cuò)；M所受的重力大小等于合力大小，A對(duì)；測(cè)量前彈簧測(cè)力計(jì)校零后才能測(cè)量準(zhǔn)確，B對(duì)；細(xì)線方向與木板平行才能保證力在木板平面內(nèi)，C對(duì)。 (3)對(duì)O點(diǎn)受力分析如圖所示，可見減小FOA可調(diào)

30、節(jié)FOB的大小或方向，也可將重物換為較輕的物體等。 5．(2015·山東高考)某同學(xué)通過下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則。 實(shí)驗(yàn)步驟： ①將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向。 ②如圖甲所示，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上，另一端用圓珠筆尖豎直向下拉，直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時(shí)，將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1、O2，記錄彈簧秤的示數(shù)F，測(cè)量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長(zhǎng)度l)。每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50 N，測(cè)出所對(duì)應(yīng)的l，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示： F/N 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 l/cm l0 10.97

31、12.02 13.00 13.98 15.05 ③找出②中F＝2.50 N時(shí)橡皮筋兩端的位置，重新標(biāo)記為O、O′，橡皮筋的拉力記為FOO′。 ④在秤鉤上涂抹少許潤(rùn)滑油，將橡皮筋搭在秤鉤上，如圖乙所示。用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時(shí)拉橡皮筋的兩端，使秤鉤的下端達(dá)到O點(diǎn)，將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B，橡皮筋OA段的拉力記為FOA，OB段的拉力記為FOB。 　 完成下列作圖和填空： (1)利用表中數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上畫出F-l圖線，根據(jù)圖線求得l0＝________cm。 (2)測(cè)得OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，則FOA的大小為________N。 (3)根據(jù)給出的標(biāo)度，在

32、下圖中作出FOA和FOB的合力F′的圖示。 (4)通過比較F′與________的大小和方向，即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 答案　(1)見解析圖丙 10.0(9.8、9.9、10.1均正確) (2)1.80(1.70～1.90均正確) (3)見解析圖丁 (4)FOO′ 解析　(1)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，用平滑的曲線(直線)將各點(diǎn)連接起來，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)。如圖丙所示，由圖線可知與橫軸的交點(diǎn)l0＝10.0 cm。 (2)橡皮筋的長(zhǎng)度l＝OA＋OB＝13.60 cm，由圖丙可得F＝1.80 N，所以FOA＝FOB＝F＝1.80 N。 (3)利用給出的標(biāo)度作出FOA和FO

33、B的圖示，然后以FOA和FOB為鄰邊的平行四邊形，對(duì)角線即為合力F′，如圖丁。 (4)FOO′的作用效果和FOA、FOB兩個(gè)力的作用效果相同，F(xiàn)′是FOA、FOB兩個(gè)力的合力，所以只要比較F′和FOO′的大小和方向，即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 6．(2016·山東昌樂檢測(cè)) 某課外科技活動(dòng)小組學(xué)習(xí)了平行四邊形定則后，利用DIS實(shí)驗(yàn)裝置研究“力的合成與分解”，如圖所示A、B為兩個(gè)相同的雙向力傳感器，該型號(hào)傳感器在受到拉力時(shí)讀數(shù)為正，受到壓力時(shí)讀數(shù)為負(fù)。A連接質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩，可沿固定的板做圓弧形移動(dòng)。B固定不動(dòng)，通過光滑鉸鏈連接長(zhǎng)0.3 m的桿，將細(xì)繩連接在桿右端O點(diǎn)構(gòu)成支架，保持桿在水平方向，按如下

34、步驟操作： ①測(cè)量繩子與水平桿的夾角∠AOB＝θ； ②對(duì)兩個(gè)傳感器進(jìn)行調(diào)零； ③用另一繩在O點(diǎn)懸掛一個(gè)鉤碼，記錄兩個(gè)傳感器讀數(shù)； ④取下鉤碼，移動(dòng)傳感器A改變?chǔ)冉侵貜?fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，得到如下表格。 F1 4.004 2.320 … 4.008 … F2 －3.472 －1.164 … 3.460 … θ 30° 60° … 150° … (1)根據(jù)表格，A傳感器對(duì)應(yīng)的表中力為________(填“F1”或“F2”)，鉤碼質(zhì)量為________kg(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。 (2)本實(shí)驗(yàn)中多次對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)零，對(duì)此操作說明正確的是________

35、。 A．因?yàn)槭孪韧浟苏{(diào)零 B．何時(shí)調(diào)零對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響 C．為了消除橫桿自身重力對(duì)結(jié)果的影響 D．可以完全消除實(shí)驗(yàn)的誤差 答案　(1)F1　0.2　(2)C 解析　(1)A傳感器中的力均為正值，故A傳感器對(duì)應(yīng)的是表中力F1，平衡時(shí)，mg＝F1sinθ，當(dāng)θ＝30°時(shí)，F(xiàn)1＝4.004 N，可求得m≈0.2 kg。 (2)在掛鉤碼之前，對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)零，目的是消除橫桿自身重力對(duì)結(jié)果的影響，故C正確。 7．(2017·安徽舒城檢測(cè))在探究“彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”時(shí)，小明同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：將該彈簧豎直懸掛，在自由端掛上砝碼盤，通過改變盤中砝碼的質(zhì)量，用刻度尺測(cè)出

36、彈簧對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度，測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 6 砝碼質(zhì)量m/g 0 30 60 90 120 150 彈簧的長(zhǎng)度x/cm 6.00 7.14 8.34 9.48 10.64 11.79 (1)小明同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上用描點(diǎn)法畫出x-m圖象如圖乙所示，根據(jù)圖象他得出結(jié)論：彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)量不是正比例關(guān)系，而是一次函數(shù)關(guān)系。他結(jié)論錯(cuò)誤的原因是： _________________________________________________________。 (2)作出的圖線與坐標(biāo)系縱軸有一截距，其物理意義是：

37、________________，該彈簧的勁度系數(shù)k＝______N/m(取g＝10 m/s2，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 (3)請(qǐng)你判斷該同學(xué)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與考慮砝碼盤的質(zhì)量相比，結(jié)果________。(填“偏大”“偏小”或“相同”) 答案　(1)x-m圖象的縱坐標(biāo)不是彈簧的伸長(zhǎng)量 (2)未加砝碼時(shí)彈簧的長(zhǎng)度　25.9 (3)相同 解析　(1)在x-m圖象中，x表示彈簧的長(zhǎng)度而不是彈簧的伸長(zhǎng)量，故他得出彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)量不是正比例關(guān)系而是一次函數(shù)關(guān)系的錯(cuò)誤結(jié)論。 (2)圖線與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)表示拉力等于0時(shí)彈簧的長(zhǎng)度，即彈簧的原長(zhǎng)。圖線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)，k＝＝ N/m＝25.9 N/m。 (3)根據(jù)公式F＝kΔx計(jì)算出的勁度系數(shù)，與是否考慮砝碼盤的質(zhì)量沒有關(guān)系，故結(jié)果相同。 18