2018版高考物理复习实验三验证力的平行四边形定则课件

1 实验三验证力的平行四边形定则

1．在“验证力的平行四边形定则”的实验中所说的合力与两个分力具有的效果，是指下列说法中的( )

A．弹簧测力计的弹簧被拉长

B．固定橡皮条的图钉受拉力产生形变

C．细绳套受拉力产生形变

D．使橡皮条在某一方向上伸长到同一长度

【解析】 在“验证力的平行四边形定则”的实验中所说的作用效果是指将橡皮条沿某一方向伸长相同的长度，故只有D正确．

【答案】 D

2．在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳．实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条．

(1)(双选)实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的________(填字母代号)．

A．将橡皮条拉伸相同长度即可

B．将橡皮条沿相同方向拉到相同长度

C．将弹簧秤都拉伸到相同刻度

D．将橡皮条和绳的结点拉到相同位置

(2)(双选)同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是________(填字母代号)．

A．两细绳必须等长

B．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行

C．用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大

D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些

【解析】 (1)实验中，两次拉伸橡皮条应使橡皮条沿相同方向拉到相同长度，即把橡皮条和绳的结点拉到相同位置，B、D正确．

(2)为了减小实验误差应使细线长一些，且标记拉力方向的两点远些，故D正确．此实验操作要求弹簧秤、细绳、橡皮条与木板平行，故B项正确

【答案】 (1)BD (2)BD 2

图2－5－3

3．“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图2－5－3甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳．图2－5－3乙是在白纸上根据实验结果画出的图．

(1)如果没有操作失误，图2－5－3乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________．

验证力的平行四边形定则典型例题

热点一 实验原理与操作

【典例1】(2019·合肥模拟)以下是某实验小组探究“二力合成规律”的过程。

(1)首先进行如下操作:

①如图甲,轻质小圆环挂在橡皮条的一端,另一端固定,橡皮条的长度为GE;

②如图乙,用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环在拉力F1、F2的共同作用下,位于O点,橡皮条伸长的长度为EO;

③撤去F1、F2,改用一个力F单独拉住小圆环,仍使其位于O点,如图丙。

同学们发现,力F单独作用,与F1、F2共同作用的效果是一样的,都使小圆环保持静止,由于两次橡皮条伸长的长度相同,即_________________________,所以F等于F1、F2的合力。

(2)然后实验小组探究了合力F与分力F1、F2的关系:

①由纸上O点出发,用力的图示法画出拉力F1、F2和F(三个力的方向沿各自拉线的方向,三个力大小由弹簧测力计读出);

②用虚线将拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接,如图丁,得到的启示是_________________________ ;

③多次改变拉力F1、F2的大小和方向,重做上述实验,通过画各力的图示,进一步检验所围成的图形。

实验小组发现:在两个力合成时,以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向,这个规律叫作_________________________;上述实验中,如果把图乙和图丙的操作顺序对调,即先用拉力F将圆环拉到O点,再用拉力F1和F2共同拉圆环产生相同效果,则F1和F2就是F的__________,此实验可以探究____________________规律。

【解析】(1)橡皮条对小圆环的拉力相同,即相同的作用效果。

(2)如图丁,得到的启示是可能构成平行四边形; 以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向,这个规律叫作平行四边形定则。

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1. 在“验证力的平行四边形定则”的实验中所说的合力与两个分力具有的相同效果, 是指下列说法中的( )

A. 弹簧测力计的弹簧被拉长

B. 固定橡皮条的图钉受拉力产生形变

C. 细绳套受拉力产生形变

D. 使橡皮条在某一方向上伸长到同一长度

解析: 选 D.在“验证力的平行四边形定则”的实验中所说的作用效果是指将橡皮条沿某一方向伸长相同的长度, 故只有D正确.

2. 有关“验证平行四边形定则”的实验, 下列叙述正确的是( )

A. 两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大

B. 橡皮筋的拉力是合力, 两弹簧测力计的拉力是分力

C. 两次拉橡皮筋时, 需将橡皮筋结点拉到同一位置O, 这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同

D. 若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变, 只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可

解析: 选AC.两只弹簧测力计的拉力与橡皮筋的拉力的合力为零, 它们之间不是合力与分力的关系, B错误; 结点位置不变, 合力不变, 当一只弹簧测力计的拉力大小改变时, 另一只弹簧测力计的拉力的方向必须改变, 大小一般情况下也会发生改变, 故D错误; 正确的选项只有A、C.

3. 在“验证力的平行四边形定则”的实验中, 橡皮条的一端固定在木板上, 用两个弹簧测力计把结点拉到某一确定的O点, 以下操作错误或不．必要的是( )

A. 同一次实验过程中, O点的位置允许变动

B. 实验中, 弹簧测力计必须保持与木板平行, 读数时视线要正对弹簧测力计刻度

C. 实验中, 先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程, 然后只需调节另一个弹簧测力计的大小和方向, 把橡皮条的结点拉到O点

精做05 实验：验证力的平行四边形定则

1．（2017·新课标全国Ⅲ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）的纸贴在水平桌面上，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。

（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_______N。

（2）撤去（1）中的拉力，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。

（i）用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O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；

（ii）F合的大小为_______N，F合与拉力F的夹角的正切值为________。

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定则。

【答案】（1）4.0 （2）（i）如图 （ii）4.0 0.05

【解析】（1）由图可知，F的大小为4.0 N。

（2）作力F1、F2的图示，作出合力F合，F合长为20 mm，所以F合大小为4.0 N，F合与拉力F的夹角的正切值为0.05。

2．（2016·浙江卷）某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500 N/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”实验。在保持弹簧伸长1.00 cm不变的条件下。

（1）若弹簧秤a、b间夹角为90°，弹簧秤a的读数是______N（图2中所示），则弹簧秤b的读数可能为______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________、弹簧秤b的读数_______。（填“变大”、“变小”或“不变”）