2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)全攻關(guān)專題(11)實(shí)驗(yàn)三驗(yàn)證力的平行四邊形定則(原卷版)雙擊過關(guān)：基本實(shí)驗(yàn)要求.實(shí)驗(yàn)原理互成角度的兩個力FrF2與另外一個力「產(chǎn)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(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)是否相同..實(shí)驗(yàn)器材木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細(xì)繩、彈簧測力計(jì)兩個、三角板、刻度尺、鉛筆..實(shí)驗(yàn)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(jì)分別鉤住兩個細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置。如圖1甲所示.甲 乙圖1⑶用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)0的位置和兩個細(xì)繩套的方向，并記錄彈簧測力計(jì)的讀數(shù)，利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力F.(4)只用一個彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到與前面相同的位置0,記下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)尸和細(xì)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(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相同.基本實(shí)驗(yàn)方法.正確使用彈簧測力計(jì)⑴將兩只彈簧測力計(jì)調(diào)零后水平互鉤對拉過程中，讀數(shù)相同，可選；若不同，應(yīng)另換或調(diào)校，直至相同為止.(2)使用時，讀數(shù)應(yīng)盡量大些，但不能超出彈簧測力計(jì)量程.⑶被測力的方向應(yīng)與軸線方向一致.(4)讀數(shù)時應(yīng)正對、平視刻度..注意事項(xiàng)⑴位置不變：在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長時結(jié)點(diǎn)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(jì)鉤住細(xì)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(nèi)形變應(yīng)盡量大一些.細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向.(4)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..誤差分析⑴誤差來源：除彈簧測力計(jì)本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等.(2)減小誤差的辦法：①實(shí)驗(yàn)過程中讀數(shù)時眼睛一定要正視彈簧測力計(jì)的刻度盤，要按有效數(shù)字位數(shù)要求和彈簧測力計(jì)的精度正確讀數(shù)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(diǎn)一：教材原型實(shí)驗(yàn)【例1】某研究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，所用器材有：方木板一塊，白紙，量程為5N的彈簧測力計(jì)兩個，橡皮條(帶兩個較長的細(xì)繩套)，刻度尺，圖釘(若干個).⑴具體操作前，同學(xué)們提出了如下關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的建議，其中正確的有 .A.橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上B.重復(fù)實(shí)驗(yàn)再次進(jìn)行驗(yàn)證時，結(jié)點(diǎn)0的位置可以與前一次不同C使用測力計(jì)時，施力方向應(yīng)沿測力計(jì)軸線；讀數(shù)時視線應(yīng)正對測力計(jì)刻度D.用兩個測力計(jì)互成角度拉橡皮條時的拉力必須都小于只用一個測力計(jì)的拉力(2)該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實(shí)驗(yàn)，白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點(diǎn)位置0、力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點(diǎn)，如下圖所示.其中對于提高實(shí)驗(yàn)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(yàn)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(jié)點(diǎn)0處，另一端分別系上細(xì)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(xì)線將三根橡皮筋拉至某一長度(在彈性限度內(nèi))，保持狀態(tài)不變，如圖乙所示，記錄此時結(jié)點(diǎn)的位置和三根橡皮筋另一端的位置，量出三個端點(diǎn)到結(jié)點(diǎn)O的距離分別為L尸9.40cm,L2=8.40cm,L3=7.40cm.若三根橡皮筋產(chǎn)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(jù)F1的大小比例分別作出F2和F3的圖示，并根據(jù)平行四邊形定則畫出F2和F3的合力F合；(2)請?jiān)趫D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(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.【變式2】某同學(xué)為了驗(yàn)證力的平行四邊形定則，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖3甲所示.將三根細(xì)繩套系于同一點(diǎn)。，然后與同學(xué)配合，同時用三個彈簧秤分別拉住三根細(xì)繩套，以合適的角度向三個不同方向拉開.當(dāng)穩(wěn)定后，分別記錄三個彈簧秤的讀數(shù).(1)關(guān)于下列實(shí)驗(yàn)操作不必要的步驟是 .A.要保證三根細(xì)繩套長度相等B.實(shí)驗(yàn)時需要注意保證各彈簧秤及細(xì)繩套在同一水平面內(nèi)C.改變拉力重復(fù)實(shí)驗(yàn)，每次必須保證0點(diǎn)在同一位置D.記錄彈簧秤讀數(shù)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(yàn)證，實(shí)驗(yàn)時還需要測量各拉力間的夾角(2)某次實(shí)驗(yàn)測得彈簧秤讀數(shù)分別為FA=2.2N,FB=2.4N,FC=3.2N,請根據(jù)圖乙記錄的各力的方向，結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理，在虛線框內(nèi)畫出力的圖示，并作出相應(yīng)的平行四邊形加以驗(yàn)證.甲 L命題熱點(diǎn)二：實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新.對實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)方法的遷移(如圖4)甲 乙

.實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)(如圖5)…,替代，~ ,⑴橡皮筋口工彈簧測力計(jì)(2)鉤碼電口單簧測力計(jì)【例2】某實(shí)驗(yàn)小組用一只彈簧測力計(jì)和一個量角器等器材嗎僉證力的平行四邊形定則”，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，另一端系繩套1和繩套2.TA鄴*I鄴*I圖6⑴實(shí)驗(yàn)步驟如下：①彈簧測力計(jì)掛在繩套1上豎直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的結(jié)點(diǎn)到達(dá)0點(diǎn)，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)F；②彈簧測力計(jì)掛在繩套1上，手拉著繩套2,緩慢拉橡皮筋，使橡皮筋的結(jié)點(diǎn)達(dá)到0點(diǎn)，此時繩套1沿0°方向，繩套2沿120°方向，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F1；③根據(jù)力的平行四邊形定則計(jì)算繩套1的拉力F]'=；④比較，即可初步驗(yàn)證力的平行四邊形定則.(2)將繩套1由0°方向緩慢轉(zhuǎn)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(jié)點(diǎn)在0點(diǎn)不動，關(guān)于繩套1的拉力大小的變化，下列結(jié)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(xué)在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)時，將橡皮筋改為勁度系數(shù)為400N/m的輕質(zhì)彈簧AA'，將彈簧的一端A'固定在豎直墻面上.不可伸長的細(xì)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(xì)線的結(jié)點(diǎn)，如圖7a所示(俯視圖).在實(shí)驗(yàn)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(shù)如圖b所示，其讀數(shù)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(shù)大小將 ,彈簧秤乙的讀數(shù)大小將.【變式4】某同學(xué)嘗試用橡皮筋等器材驗(yàn)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(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將兩條橡皮筋的一端與細(xì)繩連接，結(jié)點(diǎn)為O,細(xì)繩下掛一重物，兩橡皮筋的另一端都連有細(xì)繩.實(shí)驗(yàn)時，先將兩條橡皮筋的一端的細(xì)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(xì)繩固定在墻上的釘子B上，如圖乙所示.甲乙圖8⑴為完成實(shí)驗(yàn)，下述操作中必需的是 .A.兩橡皮筋的另一端連接的細(xì)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(jié)點(diǎn)O的位置及過結(jié)點(diǎn)O的豎直方向E.要記錄圖乙中結(jié)點(diǎn)O'的位置及過結(jié)點(diǎn)O'的豎直方向(2)對該實(shí)驗(yàn)“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(xì)相同即可C.橡皮筋的材料、原長和粗細(xì)均要相同課時精練：1、某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)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(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和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。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(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⑶實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套；C.用兩個彈簧測力計(jì)分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O,記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個彈簧測力計(jì)的示數(shù)；D.按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計(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.只用一只彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)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(jié)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(nèi)容分別是 和 。2、某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了一個“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)，裝置如圖3甲所示，在豎直放置的木板上部附近兩側(cè)，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(xì)繩跨過定滑輪分別與兩力傳感器連接，在兩細(xì)繩連接的結(jié)點(diǎn)O下方懸掛鉤碼，力傳感器1、2的示數(shù)分別為F1,F2,調(diào)節(jié)兩個定滑輪的位置可以改變兩細(xì)繩間的夾角。實(shí)驗(yàn)中使用若干相同的鉤碼，每個鉤碼質(zhì)量均為100克，取g=9.8m/s2。i.uri.urJi內(nèi)口N圖3⑴關(guān)于實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是()A.實(shí)驗(yàn)開始前，需要調(diào)節(jié)木板使其位于豎直平面內(nèi)B.每次實(shí)驗(yàn)都必須保證結(jié)點(diǎn)位于0點(diǎn)C.實(shí)驗(yàn)時需要記錄鉤碼數(shù)量、兩力傳感器的示數(shù)和三細(xì)繩的方向D.實(shí)驗(yàn)時還需要用一個力傳感器單獨(dú)測量懸掛于0點(diǎn)鉤碼的總重力(2)根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，該同學(xué)已經(jīng)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(jìn)行“驗(yàn)證力的平行四邊形定貝