考點8實驗：驗證力的平行四邊形定則1.在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中使用的器材有：木板、白紙、兩個標準彈簧測力計、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、刻度尺、鉛筆、細線和圖釘若干。完成下列實驗步驟：①用圖釘將白紙固定在水平木板上。②將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質(zhì)小圓環(huán)上。將兩細線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當?shù)牧瓌觾蓚€測力計，小圓環(huán)停止時由兩個測力計的示數(shù)得到兩拉力F?和F?的大小，并。(多選，填正確答案標號)A.用刻度尺量出橡皮條的長度B.用刻度尺量出兩細線的長度C.用鉛筆在白紙上標記出小圓環(huán)的位置D.用鉛筆在白紙上標記出兩細線的方向③撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環(huán)拉到，由測力計的示數(shù)得到拉力F的大小，沿細線標記此時F的方向。④選擇合適標度，由步驟②的結(jié)果在白紙上根據(jù)力的平行四邊形定則作F?和F?的合成圖，得出合力F'的大小和方向；按同一標度在白紙上畫出力F的圖示。⑤比較F'和F的，從而判斷本次實驗是否驗證了力的平行四邊形定則。2.“探究求合力的方法”的實驗裝置如圖所示，在該實驗中，①下列說法正確的是(單選)；A.拉著細繩套的兩只彈簧秤，穩(wěn)定后讀數(shù)應相同B.在已記錄結(jié)點位置的情況下，確定一個拉力的方向需要再選擇相距較遠的兩點C.測量時彈簧秤外殼與木板之間不能存在摩擦D.測量時，橡皮條、細繩和彈簧秤應貼近并平行于木板②若只有一只彈簧秤，為了完成該實驗至少需要(選填“2”、“3”或“4”)次把橡皮條結(jié)點拉到O點。3.(1)在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，先用兩個彈簧測力計通過兩個細繩套互成角度地牽拉橡皮條至某一點O，則需要記錄、、；然后再改用一個彈簧測力計牽拉，使橡皮條伸長到，依次如圖甲、乙所示；(2)請根據(jù)圖乙，讀出此次測量中彈簧測力計的示數(shù)F=;(3)如圖丙，根據(jù)實驗的數(shù)據(jù)記錄，按選定的標度(已知圖中相鄰圓環(huán)間距表示1N)已作出了兩個分力F?、F?的圖示(大小未標出)，請繼續(xù)在圖丙中：①按同樣的標度作出力F(即合力的測量值)的圖示；②按力的平行四邊形定則作出F?、F?的合力的圖解值F'。(4)由(3)可以得出實驗結(jié)論：。4.為驗證兩個互成角度的力的合成規(guī)律，某組同學用兩個彈簧測力計、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、木板、刻度尺、白紙、鉛筆、細線和圖釘?shù)绕鞑?，按照如下實驗步驟完成實驗：(Ⅰ)用圖釘將白紙固定在水平木板上；(Ⅱ)如圖甲、乙所示，橡皮條的一端固定在木板上的G點，另一端連接輕質(zhì)小圓環(huán)，將兩細線系在小圓環(huán)上，細線另一端系在彈簧測力計上，用兩個彈簧測力計共同拉動小圓環(huán)到某位置，并標記圓環(huán)的圓心位置為O點，拉力F?和F?的方向分別過P?和P?點，大小分別為F1(1)在圖乙中按照給定的標度畫出F?、F?和F的圖示，然后按平行四邊形定則畫出F?、F?的合力F'。(2)比較F和F'，寫出可能產(chǎn)生誤差的兩點原因:。5.某物理興趣小組用圖示器材探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律。在水平圓形桌面上平鋪一張白紙，在桌子邊緣安裝三個光滑的滑輪，其中滑輪P?固定在桌子邊，滑輪P?、P?可沿桌邊移動。在三根輕繩下掛上一定數(shù)量的鉤碼，并使結(jié)點O(不與桌面接觸)靜止。(1)實驗中，結(jié)點O(填“必須”或“不必”)與桌面的圓心重合；若一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為3m，另一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為4m，則第三根繩掛的鉤碼質(zhì)量一定不大于。(2)若滑輪P?下所掛的鉤碼質(zhì)量為5m，滑輪P?、P?下所掛的鉤碼質(zhì)量分別為3m、4m，則結(jié)點O靜止時，OP?、OP?之間輕繩的夾角(填“一定”或“不一定”)為90°，實驗中若桌面不水平，實驗的結(jié)論(填“受”或“不受”)影響。6.甲、乙兩實驗小組分別利用傳感器、彈簧測力計來探究力的合成規(guī)律，裝置如圖所示。(1)甲、乙兩實驗小組的木板須在豎直平面內(nèi)的是(選填“甲”或“乙”)，實驗中必須保持O點位置不變的是(選填“甲”或“乙”)。(2)甲實驗中測得兩傳感器的拉力分別為F?、F?，鉤碼總重力為G，下列數(shù)據(jù)不能完成實驗的是。ABCD(3)乙實驗中保持O點的位置不變，初始時α+β>90°,現(xiàn)使α不變,β緩慢增大至90°。則此過程中，有關(guān)兩彈簧測力計示數(shù)FA、FB的變化，下列說法正確的是。A.FA減小、FB減小B.FA增大、FB增大C.FA減小、FB先減小后增大D.FA增大、FB先減小后增大7.某小組同學利用如圖所示的實驗裝置研究力的分解。A、B為兩個完全相同的雙向力傳感器，該型號傳感器在受到拉力時讀數(shù)為正，在受到壓力時讀數(shù)為負。A連接質(zhì)量不計的細繩，并可沿固定的圓弧形軌道移動。B固定不動，通過光滑鉸鏈連接一輕桿，輕桿右端與細繩連接。調(diào)整實驗裝置使連接點O位于圓弧形軌道的圓心處，實驗過程中始終保持輕桿沿水平方向。操作步驟如下：①測量細繩與輕桿的夾角θ；②對兩個傳感器進行調(diào)零；③用另一細繩在O點懸掛一個鉤碼，記錄兩個傳感器的示數(shù)；④取下鉤碼，移動A傳感器，改變θ角，重復上述步驟，將數(shù)據(jù)記錄在表格中。F?/N1.0010.5801.001F?/N-0.868-0.2910.866θ30°60°150°(1)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，可知A傳感器讀數(shù)對應表中的(填“F?”或“F?”),可求得鉤碼質(zhì)量為kg。(保留一位有效數(shù)字，重力加速度g取10m/s2)(2)當θ=120°時,F(3)實驗中，讓A傳感器沿圓弧形(而不是其他形狀)軌道移動的主要目的是 ()A.方便改變A傳感器的示數(shù)B.方便改變B傳感器的示數(shù)C.保持連接點O的位置不變D.方便改變細繩與輕桿的夾角θ8.小張同學在探究合力與分力的關(guān)系時，進行了如下操作：(1)實驗記錄紙如圖甲所示，O點為橡皮筋被拉伸后結(jié)點的位置，兩彈簧測力計共同作用時，拉力F?和F?的方向分別過P?和P?點；一個彈簧測力計拉橡皮筋時，拉力F?的方向過P?點。并分別記錄三個力的大小為F1=3.30N、F?=3.85N、F?=4.25N。請選擇合適的標度在圖中作出F?、F?和F?的圖示，并以F?和F?為鄰邊，作平行四邊形，得到的對角線可表示合力的大小F合，為(2)仔細分析實驗，小張懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響實驗結(jié)果。他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同，于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響。實驗裝置如圖乙所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O點，下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地拉動N，在白紙上記錄下N的軌跡。重復上述過程，再次記錄下N的軌跡。兩次實驗記錄的軌跡如圖丙所示。過O點作一條直線與軌跡交于a、b兩點，則實驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受水平拉力的大小關(guān)系為FaFb(填“大于”“等于”或“小于”)。(3)根據(jù)(2)中的實驗，可以得出的實驗結(jié)果有(選填選項前的字母)。A.橡皮筋的長度與受到的拉力成正比B.兩次受到的拉力相同時，橡皮筋第2次的長度較長C.兩次被拉伸到相同長度時，橡皮筋第2次受到的拉力較大D.橡皮筋拉伸次數(shù)越多、拉伸量越大，橡皮筋發(fā)生相同的形變量所需的力越小1答案②CD③同一位置⑤大小和方向解題思路②本實驗不需要測量橡皮條和細線的長度，需要記錄F?和F?的方向，即用鉛筆在白紙上標記出兩細線的方向，還需要記錄F?和F?的作用效果，即在白紙上標記出小圓環(huán)的位置，故選C、D。③為了保證合力和分力產(chǎn)生的效果相同，要把小圓環(huán)拉到同一位置。⑤如果在誤差允許范圍內(nèi)，F(xiàn)和F'的大小相等、方向相同，則力的平行四邊形定則得以驗證。2答案①D②3解題思路①拉著細繩套的兩只彈簧秤讀數(shù)不必相同，A錯誤；記錄拉力方向時需要兩個點即可，已經(jīng)有結(jié)點位置的情況下，再需要一個點就行，B錯誤；測量時彈簧秤外殼與木板之間可以存在摩擦，但彈簧秤中的彈簧等與彈簧秤外殼之間不能存在摩擦，C錯誤；測量時，橡皮條、細繩和彈簧秤應貼近并平行于木板，D正確。②本實驗需要知道兩個分力大小和兩分力的合力大小，只有一只彈簧秤，所以需要測量3次，即至少需要3次將橡皮條的結(jié)點拉到O點。3答案(1)O點的位置兩個彈簧測力計的讀數(shù)兩個細繩套的方向O點(2)4.0N(3)圖見解題思路(4)在誤差允許范圍內(nèi)，兩個力的合成遵循平行四邊形定則解題思路(1)在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，先用兩個彈簧測力計通過兩個細繩套互成角度地牽拉橡皮條至某一點O，則需要記錄O點的位置、兩個彈簧測力計的讀數(shù)、兩個細繩套的方向；然后再改用一個彈簧測力計牽拉，使橡皮條伸長到O點。(2)彈簧測力計的分度值為0.2N,示數(shù)為F=4.0N。(3)如圖所示。(4)由(3)作出的圖示可以看出，F(xiàn)和F'在誤差允許范圍內(nèi)大小和方向近似相同，得出的實驗結(jié)論是在誤差允許范圍內(nèi)，兩個力的合成遵循平行四邊形定則。4答案(1)見解題思路(2)①沒有做到彈簧測力計、細線、橡皮條都與木板平行；②讀數(shù)時沒有正視彈簧測力計解題思路(1)按照給定的標度畫出F?、F?和F的圖示，然后按平行四邊形定則畫出F?、F?的合力F'，如圖所示。(2)F和F'不完全重合的原因可能是：①沒有做到彈簧測力計、細線、橡皮條都與木板平行；②讀數(shù)時沒有正視彈簧測力計。5答案(1)不必7m(2)一定不受解題思路(1)實驗只要保證三力平衡即可，結(jié)點不必與桌面的圓心重合；若一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為3m，另一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為4m，則兩繩子的拉力分別為3mg、4mg，兩繩子拉力的合力F的范圍是4mg-3mg≤F≤4mg+3mg,三力的合力為零，則第三根繩掛的鉤碼質(zhì)量一定不大于7m；(2)三力的合力為零，則三力必然為首尾相連的矢量三角形，根據(jù)勾股定理，三根繩的拉力剛好構(gòu)成首尾相連的直角三角形，則OP?和OP?之間輕繩的夾角一定為90°；桌面不水平，只要保證能使結(jié)點平衡即可，所以桌面不水平不會影響實驗的結(jié)論。6答案(1)甲乙(2)AB(3)B解題思路(1)甲在實驗開始前，需要調(diào)節(jié)木板使其位于豎直平面內(nèi)，以保證鉤碼重力大小等于細繩中拉力的合力，但不需要每次實驗保證O點位置不變；乙在實驗過程中，用一個彈簧測力計和用兩個彈簧測力計分別拉橡皮繩時，必須保證O點位置不變，以保證兩次實驗效果相同，但未利用重力，所以不需要木板豎直放置。(2)甲實驗中，三個力受力平衡滿足三角形定則，則兩拉力之和一定大于重力，且兩拉力之差小于重力，故選A、B。(3)乙實驗中保持O點的位置不變，可知兩彈簧測力計合力保持不變；現(xiàn)使α不變，β緩慢增大至90°，運用力的矢量三角形法(圖解法)，如圖所示，隨著β增大，即FB由1位置轉(zhuǎn)至2位置過程中，F(xiàn)A增大、FB增大。故選B。7答案 (1)F? 0.05 (2)0.580 0.291 (3)C解題思路(1)因細繩只能提供拉力，故A傳感器的示數(shù)只能為正值，可知A傳感器對應表中的F?，對連接點O分析，結(jié)合表中數(shù)據(jù)，由平衡條件得豎直方向F1(2)當θ=120°時，對連接點O分析，根據(jù)對稱性可知，所受力F?、F?的絕對值應與θ=60°時所受力F?、F?的絕對值相等，又由題意可知，此時F?、F?均為正值，故F1=0.580(3)讓A傳