高中物理高考 考点08 实验 验证平行四边形定则-备战2022年高考物理考点一遍过

这是一份高中物理高考 考点08 实验 验证平行四边形定则-备战2022年高考物理考点一遍过，共13页。试卷主要包含了基本实验要求，规律方法总结等内容，欢迎下载使用。
一、基本实验要求
1．实验原理
互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F′产生相同的效果，看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F′在实验误差允许范围内是否相等。
2．实验器材
木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺。
3．实验步骤
（1）用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上。
（2）用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。如实验原理图所示。
（3）用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F。
（4）只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳的方向。
（5）比较F′与用平行四边形定则求得的合力F，看它们在实验误差允许的范围内是否相等。
二、规律方法总结
1．正确使用弹簧测力计
（1）将两只弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中，读数相同，可选；若不同，应另换或调校，直至相同为止。
（2）使用时，读数应尽量大些，但不能超出范围。
（3）被测力的方向应与轴线方向一致。
（4）读数时应正对、平视刻度。
2．注意事项
（1）位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。
（2）角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°~100°之间为宜。
（3）在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些。细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。
（4）统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。
3．误差分析
（1）误差来源：除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等。
（2）减小误差的办法：
①实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度，要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录。
②作图时用刻度尺借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行。
（2018·河北模拟）在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学按照如下步骤进行操作：
a．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；
b．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端检上两条细绳形成结点，细绳的另一端系着绳套；
c．如图甲，用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使结点到达某一位置O，记录结点位置和两个弹賛测力计的示数、两根细绳的方向；
d．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边作平行四边形，画出它们所夹的对角线。
e．只用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条，____________；并按同一标度作出这个力F的图示；
f．比较和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。
（1）把步骤e中的内容补充完整_____________。
（2）本实验中步骤c和e两次拉橡皮条的过程，主要体现了下列哪种科学方法__________。
A．理想实验法
B．等效替代法
C．控制变量法
D．建立物理模型法
（3）下列操作有利于减小实验误差的是_________（填字母代号）。
A．实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的测力计
B．拴在橡皮条上的两条细绳必须等长，并且要尽量长一些
C．弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行
D．用两弹賛测力计同时拉橡皮条时，两弹簧测力计的示数之差应尽可能大
E．在记录力的方向时，标记同一细绳方向的两点要远些
（4）图乙是该同学在白纸上根据实验数据用同一标度画出的图示，如果没有操作失误，图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是_________。
（5）若小明和小刚两位同学在家中想验证力的平行四边形定则，他们手中有一些弹性橡皮条（弹力满足胡克定律，劲度系数为k）。如图丙所示，他们将三根橡皮条的一端系在一起，另一端分别系上细线，仍保证橡皮条原长相同，测得原长L0=5.40 cm。接下来把贴有白纸的木板放在水平桌面上，两人合作平行于纸面分别通过细线拉三根橡皮条至某一长度（在弹性限度内），保持状态不变；如图丁所示，记录此时结点位置和三个橡皮条另一端的位置，量出三个端点到结点O的距离分别为L1=9.20 cm、L2=8.40 cm、L3=7.50 cm，请根据他们的实验过程和记录的数据作出验证力的平行四边形定则的图示，并说明是如何验证的_______。
【参考答案】（1）把橡皮条的结点拉到同一位置O，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向 （2）B （3）ACE （4） （5）如图所示 见解析
【详细解析】（1）把步骤e中的内容补充完整：把橡皮条的结点拉到同一位置O，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向；
（2）本实验中步骤c和e两次拉橡皮条的过程，主要体现的科学方法是等效替代法，故选B；
（3）实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的测力计，这样可减小实验读数的误差，选项A正确；拴在橡皮条上的两条细绳不一定必须等长，但要尽量长一些，以便于记录方向，选项B错误；弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行，以减小实验误差，选项C正确；用两弹賛测力计同时拉橡皮条时，两弹簧测力计的示数之差不一定要尽可能大，选项D错误；在记录力的方向时，标记同一细绳方向的两点要远些，以减小记录方向时的误差，选项E正确。
（4）图乙中的F是理论值，是实际值，图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是；
（5）如图所示，按比例作出平衡时三个橡皮条的拉力的图示；分析说明：将任意一个力反向延长至等大，由平衡条件可知，这就是另外两个力的合力；比较它与用平行四边形定则作出的另外两个力的合力的大小和方向，若近似相同即可验证平行四边形定则。
1．（2019·河北省石家庄市辛集中学高一月考）某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的铁钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳，图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，图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是_____________；
（2）实验时，主要的步骤是
A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；
B．用铁钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套：
C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数
D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则作出合力F的图示
E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力的图示
F．比较和F的大小和方向，看它们是否相同，并重复上述实验，得出结论
上述步中：有重要遗漏的步骤的序号是_________和_________；
（3）该实验中，采取下列做法正确的有_____________；
A．两个分力F1、F2间的夹角必须要调整为90°或60°
B．拉弹簧秤时，弹簧秤、细绳要与木板平行
C．实验时，应将木板竖直放置
D．同一次验证过程中O点的位置应相同
【答案】（1） （2）C E （3）BD
【解析】（1）根据图乙可知，F是根据平行四边形法则合成的理论值，而实际值测量值为一个弹簧拉绳套时的弹簧的弹力大小和方向，所以方向一定沿AO方向的是。
（2）力的合成遵循平行四边形定则，力的图示法可以表示出力的大小、方向和作用点，因而要表示出分力，必修先测量出其大小和方向，故步骤C中遗漏了方向；合力与分力是一种等效替代的关系，替代的前提是等效，实验中合力与分力一定产生相同的形变效果，故步骤E中遗漏了使结点到达同样的位置；
（3）实验验证平行四边形法则，两分力夹角没有要求，合适即可，A错误。为了减小实验误差，使力的方向在一个平面内，拉弹簧秤时，弹簧秤、细绳要与木板平行，B正确。实验时，应将木板水平放置，C错误。为了保证两次力的作用效果相同，同一次验证过程中O点的位置应相同，D正确。
1．某同学用如图所示的实验装置来“验证力的平行四边形定则”。三条细绳结于O点分别与两弹簧测力计和钩码相接。
（1）实验步骤如下：
A．弹簧测力计A挂于固定在竖直木板上的P点；
B．结点O下的细线挂钩码C；
C．手持弹簧测力计B缓慢向左拉，使结点O静止在某位置；
D．记下钩码质量、结点O的位置、读出并记录弹簧测力计A和B的示数、记录_______。
（2）在实验过程中下列哪些情况对实验结果产生误差的是_____（选填选项前的字母）。
A．木板不竖直
B．A弹簧测力计外壳的重力
C．B弹簧测力计的拉力方向没有保持水平
D．改变弹簧测力计B拉力进行多次实验时，结点O的位置发生变化
2．（2019·广东省高三第一次模拟）如图所示，图甲是“验证力的平行四边形定则”的实验情况图，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是某实验小组在白纸上根据实验结果画出的图。
（1）本实验采用的科学方法是_____________。
A．理想实验法 B．控制变量法 C．等效替代法 D．建立物理模型法
（2）实验中，小张同学在坐标纸上画出了如图丙所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2 N，F为根据平行四边形定则作出的合力（图中未画出）Fl，F2与F的夹角分别为θ1和θ2，下列说法正确的是________
A．Fl=4 N B．F=12 N C．θ1=35° D．θ1