实验 验证力的平行四边形定则

实验 验证力的平行四边形定则
1.(2017·泰州高一检测)如图是“探究求合力的方法”实验示意图.
图(甲)表示在两个拉力F1,F2的共同作用下,将橡皮条的结点拉长到O
点;图(乙)表示准备用一个拉力F拉橡皮条.下列说法正确的是
( D )

A.(甲)实验时,两个拉力的大小应相等
B.(甲)实验时,两个拉力的方向应互相垂直
C.(乙)实验时,只需使橡皮条的伸长量与甲实验相等
D.(乙)实验时,需将橡皮条的结点拉到O点
解析:(甲)实验时,两个拉力的大小适当,将橡皮条拉到O点,并非要
求它们的大小一定相等,选项A错误;实验时两个分力的夹角大小适
当即可,并非要求一定垂直,选项B错误;(乙)实验时,要求橡皮条的
伸长量和形变方向与(甲)实验相等,即将结点拉到O点,选项C错误,D
正确.
2.(2017·连云港高一检测)用如图装置做“探究求合力的方法”的实
验,下列说法中正确的是( B )
A.实验中只需记录弹簧测力计示数的大小
B.同一实验过程中,结点O的位置不变
C.用铅笔沿图中细线直接画出直线表示该力的方向
D.用两只弹簧测力计拉橡皮条时,两线绳间夹角必须为90°,以便求
出合力的大小
解析:实验中需记录弹簧测力计拉力的大小和方向还有结点的位置,
选项A错误;要保证两个弹簧测力计的拉力与一个弹簧测力计的拉力
效果相同,橡皮条要沿相同方向伸长量相同,则O点的位置应不变,选
项B正确;记录方向时,通过在细线下方描点的方法进行,选项C错误;
在实验中两个分力的夹角大小适当,且二力的大小要适量大些,这样
有利于减小实验中偶然误差的影响,不需要夹角必须为90°,合力是
通过作图得出的,不是计算出来的,选项D错误.
3.在做“探究求合力的方法”实验中,需要将橡皮条的一端固定在水
平木板上,先用一个弹簧测力计拉橡皮条的另一端到某一点(结点)并
记下该点的位置;再将橡皮条的另一端系两根细绳,细绳的另一端都
有绳套,用两个弹簧测力计分别钩住绳套,并互成角度地拉橡皮条.
(1)某同学认为在此过程中必须注意以下几项,其中正确的
是 .
A.在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行
B.两根细绳必须等长
C.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
D.在用两个弹簧测力计同时拉细绳时要注意使两个弹簧测力计的读
数相等
E.在用两个弹簧测力计同时拉细绳时必须将橡皮条的结点拉到用一
个弹簧测力计拉时记下的结点位置
(2)某同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力F1和F2,图中小
正方形的边长表示2 N,两力的合力用F表示,F1,F2与F的夹角分别为
θ1和θ2,下列说法正确的是 .
A.F1=4 N B.F=12 N
C.θ1=45° D.θ1<θ2

解析:(1)在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行,
选项A正确;细绳的作用是能显示出力的方向,所以不需等长,选项B
错误;两细线拉橡皮条时,只要确保拉到同一点即可,不一定橡皮条要
在两细绳的夹角平分线上,选项C错误;两弹簧测力计示数不需要等
大,只要便于作出平行四边形即可,选项D错误;在该实验中要求每次
拉橡皮条时要使橡皮条形变的长度和方向都相同,即结点O要拉到同
一位置,这样两次的效果才等效,选项E正确.
(2)根据平行四边形定则,作出两个力的合力,如图所示.由F1,F2的线
段长度可知,F1=4 N,合力F=12 N.
且F1与F的夹角为θ1,则sin θ1=,即θ1=45°,
F2与F的夹角为θ2,

则sin θ2=,则θ1>θ2,选项B,C正确,A,D错误.
答案:(1)AE (2)BC
4.(2017·上饶检测)某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等
器材做“探究求合力的方法”,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,橡皮条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:

Ⅰ.弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮条,使橡皮条的结点到
达O点处,记下弹簧测力计的示数F;
Ⅱ.弹簧测力计挂在绳套1上,手拉着绳套2,缓慢拉橡皮条,使橡皮条
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;
Ⅲ.根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F1′=①.
Ⅳ.比较②即可初步验证
Ⅴ.只改变绳套2的方向,重复上述实验步骤.
回答下列问题:
(1)完成实验步骤中① ;② ;
(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
向缓慢转动到180°方向,此过程中保持橡皮条的结点在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 .(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)根据平行四边形定则计算绳套1的拉力

F1′=Ftan 30°=,
通过比较F1和F1′,在误差范围内相同,则可初步验证.
(2)两个绳套在转动过程中,合力保持不变,根据平行四边形定则画出
关系图像,如图所示.

由此可知,绳套1的拉力大小逐渐增大,选项A正确.
答案:(1)① ②F1′和F1
(2)A
5.(2017·吉林高一检测)如图所示,某实验小组同学利用DIS实验装
置研究支架上力的分解.A,B为两个相同的双向力传感器,该型号传感
器在受到拉力时读数为正,受到压力时读数为负.A连接质量不计的细
绳,可沿固定的板做圆弧形移动.B固定不动,通过光滑铰链连接长
0.3 m的杆.将细绳连接在杆右端O点构成支架.保持杆在水平方向,
按如下步骤操作:

①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB=θ
②对两个传感器进行调零
③用另一根绳在O点悬挂一个钩码,记录两个传感器的读数
④取下钩码,移动传感器A改变θ角
重复上述实验步骤,得到表格.
F1/N 1.001 0.580 … 1.002 …
F2/N -0.868 -0.291 … 0.865 …
θ 30° 60° … 150° …
(1)根据表格数据,A传感器对应的是表中力 (填“F1”或“F2”),
钩码质量为 kg.(g取10 m/s2,保留一位有效数字)
(2)本实验中多次对传感器进行调零,对此操作说明正确的
是 .
A.因为事先忘记调零
B.何时调零对实验结果没有影响
C.为了消除横杆自身重力对结果的影响
D.可以完全消除实验的误差
解析:(1)由表格数据可知,F1都是正值,传感器受到的都是拉力,因绳
子只能提供拉力,故A传感器对应的是表中力F1.由于θ=30°时
F1=1.001 N,F2=0.868 N,
此时F1,F2的合力与钩码对O的拉力是一对平衡力,则有F1sin 30°=mg,
解得m=0.05 kg.
(2)本实验中多次对传感器进行调零,为了消除横杆自身重力对结果
的影响,选项C正确.
答案:(1)F1 0.05 (2)C