高考物理一輪復習 第二章 微專題14 驗證力的平行四邊形定則

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驗證力的平行四邊形定則 1．考點及要求：(1)實驗原理和步驟；(2)數(shù)據(jù)處理和誤差分析.2.方法與技巧：等效法和作圖法． 1．(實驗原理和步驟)如圖1所示，小明做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗，在水平放置的木板上墊上一張白紙，把橡皮條的一端固定在板上的A點，橡皮條的另一端拴上兩個細繩套，如圖甲所示．先用兩個彈簧測力計鉤住細繩套，互成角度拉橡皮條使之伸長，結點到某一位置O，此時記下兩個彈簧測力計的讀數(shù)F1和F2和兩細繩的方向．請完成下列問題： (1)F1的讀數(shù)如圖乙所示(只畫出了彈簧測力計的一部分)，則F1＝________ N. 圖1 (2)小明再用一個彈簧測力計鉤住細繩套把橡皮條拉長，應使結點拉到__________，記下彈簧測力計的讀數(shù)，并記下________． (3)在本實驗中，若保持F1和F2的大小不變，則關于這兩個力的合力的說法中正確的是(　　) A．合力F的大小隨F1與F2夾角的增大而增大 B．F1和F2的夾角在0到180之間時，夾角越小，合力F越大 C．F1或F2的大小總是小于合力F的大小 D．合力F的大小不一定大于F1或F2的大小 2．(數(shù)據(jù)處理和誤差分析)在“探究求合力的方法”實驗中，現(xiàn)有木板、白紙、圖釘、橡皮筋、細繩套和一個彈簧測力計． (1)為完成實驗，某同學另找來一根彈簧，先測量其勁度系數(shù)，得到的實驗數(shù)據(jù)如下表： 彈力F(N) 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 伸長量 x(10－2 m) 0.74 1.80 2.80 3.72 4.60 5.58 6.42 用作圖法求得該彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m； (2)某次實驗中，彈簧測力計的指針位置如圖2所示，其讀數(shù)為________N；同時利用(1)中結果獲得彈簧B上的彈力值為2.50 N，請畫出這兩個共點力的合力F合； 圖2 (3)由圖得到F合＝________N. 3．在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，某小組利用如圖3甲所示的裝置完成實驗，橡皮條的一端C固定在木板上，用兩只彈簧測力計把橡皮條的另一端拉到某一確定的O點． 圖3 (1)下列敘述正確的是(　　) A．該實驗中CO的拉力是合力，AO和BO的拉力是分力 B．兩次操作必須將橡皮條和繩的結點拉到相同位置 C．實驗中AO和BO的夾角應盡可能大 D．在實驗中，彈簧測力計必須保持與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧測力計的刻度線 (2)對數(shù)據(jù)處理后得到如圖乙所示的圖線，則F與F′兩力中，方向一定沿CO方向的是________． 4．某同學用如圖4所示的實驗裝置來“驗證力的平行四邊形定則”．三根細繩結于O點，分別與兩彈簧測力計和鉤碼相接． 圖4 (1)實驗步驟如下： A．彈簧測力計A掛于固定在豎直木板上的P點； B．結點O下面的細繩掛鉤碼C； C．手持彈簧測力計B緩慢向左拉，使結點O靜止在某位置； D．記下鉤碼的質量m、結點O的位置、讀出并記錄彈簧測力計A和B的示數(shù)、記錄________________________________________________________________________． (2)在實驗過程中，下列哪些情況會對實驗結果產生誤差？答：________(填選項前的字母) A．木板不豎直 B．A彈簧測力計外殼的重力 C．B彈簧測力計的拉力方向沒有保持水平 D．改變彈簧測力計B的拉力進行多次實驗時，結點O的位置發(fā)生變化 (3)某次實驗中．該同學發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超過量程，請你提出解決問題的一個辦法________________________________________________________________________。 答案解析 1．(1)1.23(1.22～1.24均可)　(2)同一位置O　細繩的方向 (3)BD 解析　(1)彈簧測力計的最小格為0.1 N，需向下一位估讀，讀數(shù)為1.23 N．(2)合力與兩個分力的作用效果相同，故應將橡皮條拉至同一位置O；力是矢量，應同時記錄力的大小和方向．(3)F1與F2大小不變時，兩力的夾角越小，合力越大，選項A錯誤，選項B正確；合力與分力是等效替代的關系，但合力不一定大，分力也不一定小，選項C錯誤，選項D正確． 2．(1)見解析圖　54(52～56均可) (2)2.10(2.08～2.12均可)　見解析圖 (3)3.30(3.10～3.50均可) 解析　(1)如圖甲所示，在圖像上取相距較遠的兩點 P(0.50,0.30)，Q(6.00,3.25)，彈簧的勁度系數(shù) k＝ N/cm≈0.54 N/cm＝54 N/m； (2)彈簧測力計的讀數(shù)為2.10 N，利用作圖法作出合力的圖示，如圖乙所示． (3)由(2)中圖示可得F合＝3.30 N. 3．(1)BD　(2)F′ 解析　(1)AO和BO的拉力與CO的拉力的合力為零，它們之間不是合力與分力的關系，A錯誤；實驗中兩次拉伸橡皮條，注意將橡皮條和繩的結點拉到相同位置，以保證兩次操作中力的作用效果是相同的，則選項B正確；如果AO和BO的夾角適當，則兩個分力可以將結點拉到O點，若夾角過大，則兩拉力不一定能將結點拉到O點，所以選項C錯誤；彈簧測力計與木板平行以便保證各力在同一平面內，正對彈簧測力計的刻度線讀數(shù)可以減小偶然誤差，因此D正確．(2)由題圖乙知，F(xiàn)是二力用平行四邊形定則合成所得，F(xiàn)′是用一個力拉橡皮條時的外力，故一定與OC共線的是F′. 4．(1)三根細繩(三個拉力)的方向　(2)A　(3)減小彈簧測力計B的拉力(或減小鉤碼C的質量、或減小AO與BO之間的夾角或改變能達到要求的AO、BO的方向) 解析　(2)木板不豎直會導致繪圖時力的方向與實際方向不同，會產生誤差，彈簧測力計外殼的重力與其示數(shù)無關，彈簧測力計B的拉力方向可以不水平，故A符合題意，B、C不符合題意．結點O發(fā)生變化，不屬于誤差，屬于錯誤，故D不符合題意．