【金版教程 必考部分】2016高三物理新一轮总复习【高考模拟 随堂集训】实验3 验证力的平行四边形定则

高考模拟·随堂集训

1. [2015·正定模拟](多选)在“探究求合力的方法”的实验中，下列说法正确的是()

A. 用三个已校好的弹簧测力计才能完成此实验

B. 用两个校好的弹簧测力计就可以完成此实验

C. 用一个校好的弹簧测力计也能完成此实验

D. 实验中弹簧测力计的外壳与纸面间的摩擦将会影响实验的结果

解析：由实验原理可知，当需要用两个弹簧测力计同时拉橡皮筋时，在确定结点O及两个分力的方向的情况下，可以用一个弹簧测力计先拉一侧，另一侧直接用细绳拉，先确定一个分力的大小，然后用同样的方法再确定另外一个分力的大小，B、C正确，A错误；外壳与纸面间摩擦不影响测力计读数，不影响实验结果，D错误。

答案：BC

2. [2015·江南十校联考](1)在“验证二力合成的平行四边形的定则”实验中，我们需要对使用的两只弹簧测力计进行校对，看两只弹簧测力计是否完全相同，校对的方法是()

A. 看两只弹簧测力计的外形是否一样，是否由同一厂家生产

B. 把两只弹簧测力计的钩子互钩着水平地拉动，看两者示数是否完全相同

C. 把两只弹簧测力计的钩子互钩着一上一下竖直地拉动，看两者示数是否相同

D. 把两只弹簧测力计的钩子互钩着，任意地拉动，看两者示数是否完全相同

(2)在“验证二力合成的平行四边形定则”实验中，下列做法有

利于减小误差的有()

A. F1、F2两个力的夹角尽可能大一些

B. F1、F2两个力越大越好

C. 在拉橡皮条时，弹簧测力计的外壳不要与纸面接触，产生摩擦

D. 拉力F1、F2的方向应与纸面平行，弹簧及钩子不与弹簧测力计的外壳及纸面接触，产生摩擦

解析：(1)考虑到重力的影响，两只弹簧测力计校对的方法是，把两只弹簧测力计的钩子互钩着水平地拉动，看两者示数是否相同，故B正确，A、C、D错误。

(2)画平行四边形时，夹角大的话画出的平行四边形就会准些，但不是夹角越大越好，夹角越大可能使合力越小，作图法求得的合力误差会较大，A错误；数据处理时我们需要画出力的大小和方向，所以力要适当大些可减小测量误差对实验的影响，但是并非越大越好，如果太大可能导致合力太大，只用一只弹簧测力计拉时，量程不够，B错误；弹簧测力计的外壳与纸面接触没有影响，只要弹簧不与外壳摩擦即可，C错误；在白纸中作图时，作出的是水平力的图示，若拉力倾斜，则作出图的方向与实际力的方向有较大差别，再者由于摩擦测得的力的大小也不准，故为了减小因摩擦造成的误差，应使各力尽量与木板面平行，D正确。

答案：(1)B(2)D

3. [2015·沧州一中模拟]某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物。

(1)为完成该实验，下述操作中必需的是________。

a. 测量细绳的长度

b. 测量橡皮筋的原长

c. 测量悬挂重物后橡皮筋的长度

d. 记录悬挂重物后结点O的位置

(2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是______________________________________________。

解析：(1)题中结点受三个力，其中两个力的合力与第三个力等大反向，故先测出各力的大小和方向，然后作出各力的图示，以两边为邻边做平行四边形，如果在实验误差允许范围内平行四边形的对角线与第三个力等大反向，即可验证。为测量各力的大小，故需要记录橡皮筋原长、悬挂重物后的长度以及记录悬挂重物后O点的位置，故应选bcd。

(2)改变条件，再次验证时，可以通过更换不同小重物的方法。

答案：(1)bcd(2)更换不同的小重物

4. [2015·哈尔滨九中四模]某同学用如图所示的实验装置验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。

(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________N。

(2)下列不必要的实验要求是________(请填写选项前对应的字母)。

A. 应测量重物M所受的重力

B. 弹簧测力计应在使用前校零

C. 拉线方向应与木板平面平行

D. 改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置

(3)某次实验中，该同学发现，弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法。

解析：(1)由题图知，弹簧测力计A的分度值为0.2 N，读数为3.6 N。

(2)验证力的平行四边形定则，需要分别测量各个力的大小和方向，A选项是必要的；根据仪器使用常识，弹簧在使用前需校零，B

选项是必要的；实验中力必须在同一平面内，C选项也是必要的；实验是验证三个力的关系，只要测出三个力就可以了，所以不需要固定O点位置，D选项不必要。

(3)对O点受力分析如图所示，可见若减小F OA可调节F OB的大小或方向或将A更换成较大量程的弹簧测力计或减小M的质量等。

答案：(1)3.6(2)D(3)①减小弹簧测力计B的拉力；②减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的方向等)。

5. [2014·太原市二模]在验证“力的平行四边形定则”的实验中，水平放置的木板上固定一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上的G 点，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点达到O点，接着改用一个弹簧测力计拉橡皮条：

(1)(多选)下列必要的几项实验要求是________。(填写选项前对

应的字母)

A. 弹簧测力计应在使用前校零

B. 细线方向应与木板平面平行

C. 改用一个弹簧测力计拉橡皮条时，必须使结点与位置O重合

D. 改用一个弹簧测力计拉橡皮条时，不必使结点与位置O重合

(2)若在保持结点与位置O重合及F1方向不变的条件下，将F2从图示方向(与OG垂直)开始逐渐减小其与F1的夹角，则关于F1和F2的变化情况，下列说法正确的一项是________。(填写选项前对应的字母)

A. F1一直增大

B. F2一直增大

C. F1先增大后减小

D. F2先减小后增大

解析：

(2)如图，作出力的动态平行四边形，由图可知F1一直减小，F2先减小后增大，故选项D正确。

答案：(1)ABC(2)D

6. [2015·深圳模拟]根据要求，完成“验证力的平行四边形定则”实验。

(1)如图甲所示，把白纸固定在木板上后，再把木板竖立在桌面上，用图钉把橡皮筋的一端固定在A点，另一端B连接两条轻绳，跨过定滑轮后各拴一细绳套，分别挂上3个钩码和4个钩码(每个钩码重1 N)，调整滑轮的位置，稳定后结点B位于O处，记下________和两条细绳的方向，取下滑轮及钩码。

(2)如图乙所示，取某单位长度表示1 N，用力的图示作出两条细绳的拉力F1和F2；再用一个弹簧测力计把结点B也拉至O处，记下弹簧测力计的读数F′＝________N，取下弹簧测力计。

(3)在图丙中作出F1和F2的合力F及拉力F′的图示。

(4)对比F和F′的大小和方向，发现它们不是完全一致的，其可能的原因是________(填一个原因)。

解析：(1)本实验中应记录结点O的位置。(2)读数为5.0 N。(3)

力的图示如图所示。

(4)产生误差的原因有测量存在误差；作图没有画准；弹簧测力计自身重力的影响；滑轮与绳之间的摩擦力等。

答案：(1)O的位置(2)5.0(3)、(4)见解析

7．[2014·江苏高考]小明通过实验验证力的平行四边形定则。

(1)实验记录纸如图甲所示，O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力F3的方向过P3点。三个力的大小分别为：F1＝3.30 N、F2＝3.85 N和F3＝4.25 N。请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力。

(2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果。他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响。

实验装置如图乙所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O点，下端N挂一重物。用与白纸平行的

水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨迹。重复上述过程，再次记录下N的轨迹。

两次实验记录的轨迹如图丙所示。过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力F a、

F b的大小关系为________。

(3)(多选)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有哪些？(填写选项前的字母)()

A．橡皮筋的长度与受到的拉力成正比

B．两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长

C．两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大

D．两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大

(4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项。

解析：(1)作出力F1、F2和合力的图示如图所示；经测量可得合力大小为4.70 N。

(2)橡皮筋被拉伸到a 和b 时，根据平衡条件，因重物的重力一定，橡皮筋与竖直方向的夹角一定，如图所示，则橡皮筋受的拉力

F T ＝

G cos θ

，大小一定，故F a ＝F b 。 (3)由(2)可知橡皮筋的长度与受的拉力不是正比关系，橡皮筋第2次的长度较长，但受到的拉力与第1次相同，选项A 错误，B 正确；若两次被拉伸相同长度，第2次橡皮筋与竖直方向的夹角小，由F T

＝G cos θ

可知，第2次受的拉力较小，选项C 错误；拉力越大时，橡

皮筋与竖直方向的夹角越大，由题图可知，橡皮筋两次的长度之差越大，选项D正确。

答案：(1)(见解析，F合＝4.6～4.9都算对)

(2)F a＝F b(3)BD

(4)橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋。(或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的弹簧。)