2022年高考物理总复习实验3 验证力的平行四边形定则

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________．

实验三 验证力的平行四边形定则

一、实验目的

1.学会用弹簧测力计和细线测出力的大小与方向.

2.运用力的图示法探究互成角度的两个共点力合成时遵循

.

二、实验原理

一个力F'的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到 ,所以力F'就是这两个力F1和F2的合力,作出力F'的图示.再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示,比较F和F'的大小和方向是否相同,若相同,则说明互成角度的两个力合成时遵循 .

三、实验器材

方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、 、短绳、细绳套(两个)、 、图钉(几个)、细芯铅笔.

四、实验步骤

1.用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上,并用图钉把橡皮条的一端固定在A点,橡皮条的另一端拴一短绳,短绳的另一端拴上两个细绳套.

图S3-1

2.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长到某一位置O,如图S3-1所示,记录两只弹簧测力计的读数,用铅笔描下O点的位置及此时两个细绳套的

.

3.只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O,记下弹簧测力计的读数和细绳套的 .

4.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线,按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形,过O点画平行四边形的对角线,此对角线即为合力F的图示. 5.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出只用一只弹簧测力计时的拉力F'的图示.

6.比较一下力F'与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向是否 .

热点一 实验原理与实验操作

每次实验保证结点位置保持不变,是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同,这是物理学中等效替代的思想方法.由于力不仅有大小,还有方向,若两次橡皮条的伸长长度相同但结点位置不同,则说明两次效果不同,不满足合力与分力的关系,不能验证平行四边形定则.

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。

▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌精诚凝聚 =^_^= 成就梦想 ▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌

▃ ▄ ▅ ▆ ▇ █ █ ■ ▓点亮心灯 ~~~///(^v^)\\\~~~ 照亮人生 ▃ ▄ ▅ ▆ ▇ █ █ ■ ▓

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