第二章 微专题19 实验：证明力的平行四边形定则（详细解析）

[方法点拨] 验证力的平行四边形定则实验方法有多种，要理解合力和分力分别是哪些力， 怎样确定合力、分力的大小和方向，怎样作力的平行四边形图形． 1．(2017·四川泸州一检)某同学进行“验证力的平行四边形定则”实验，试完成主要步骤： (1)如图 1 甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长， 记下结点的位置 O 点、两弹簧测力计的读数 F1、F2 以及________． (2)用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条与细绳套的结点拉到________，记下细绳套的方 向(如图丙中的 Oc)．如图乙所示，读得弹簧测力计的示数 F＝________. (3)如图丙所示，按选定的标度作出了力的图示，请在图丙中： a．按同样的标度作出力 F 的图示 b．按力的平行四边形定则作出 F1、F2 的合力 F′ (4)关于该实验注意事项，下列说法中正确的是________________________________． A．实验中所用的两根细绳越短越好 B．弹簧测力计的拉力方向必须与木板平行 C．每次实验中两个分力间的夹角必须大于 90° 图 1 2．一个同学做验证力的平行四边形定则的实验器材为：方木板、白纸、大头针一盒、橡皮 筋一盒、刻度尺、铅笔．实验步骤如下： A．用几枚大头针将白纸固定在方木板上； B．挑选三根相同的橡皮筋，将其中一端连接在一起，用刻度尺分别测量三根橡皮筋原长时 的长度； C．在白纸上适当距离固定三枚大头针 A、B、C，将三根橡皮筋另一端分别套在 A、B、C 上，如 图 2 所示，用刻度尺分别测量橡皮筋长度 OA、OB、OC，计算并记录每根橡皮筋长度的变化量；图 2 D．去掉橡皮筋，选取适当标度，在白纸上根据 OA、OB、OC 的方向和____________作出 三力的图示，然后以沿 OB、OC 方向的力为邻边作平行四边形，作出对角线，并用刻度尺 测量对角线长度，比较对角线长度、方向与沿 OA 方向的橡皮筋的长度变化量、方向的关系． (1)D 步骤中应填写_______________________________________________． (2)以上实验步骤中有一处存在疏漏，请指出来并改正： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (3)下列有关实验的说法正确的是________． A．实验前应将任意两根橡皮筋一端套在一起对拉，选择伸长量相同的橡皮筋做实验 B．应调整大头针 A、B、C 位置多次实验，使三根橡皮筋的结点 O 位置保持不变 C．实验中用橡皮筋长度的变化量表示弹力大小 D．实验中应使橡皮筋与白纸平行 3.(2017·河南洛阳高三期末)某物理兴趣小组在“验证力的平行四边形定则”的实验中，找到 两条劲度系数相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、白 纸、钉子，设计了如图 3 所示实验，将两条橡皮筋的一端用细绳连接于结点 O，两条橡皮筋 的另一端分别挂在墙上的钉子 A 及重物 C 上，同时用一条细绳一端与结点 O 相连，另一端 用钉子 B 固定在墙上． 图 3 (1)为完成该实验，下述操作中不必要的是________． A．记录细绳 OB 的位置 B．测量每条橡皮筋的伸长量 C．记录悬挂重物后结点 O 的位置 D．测量细绳 OB 的长度 (2)为了减小实验误差，以下采取的措施必要的是______． A．两橡皮筋必须等长，粗细相同 B．每条橡皮筋的伸长量应尽可能大 C．细绳、橡皮筋都应与竖直墙面平行 D．拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要适当远些答案精析 1．(1)两细绳套的方向 (2)同一位置 O 4.00 N (3)见解析图 (4)B 解析 (1)如题图甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条 伸长，记下结点位置 O 和两测力计的示数 F1、F2 以及两细绳套的方向． (2)用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到同一位置 O，记下细绳套的方向，由 题图乙可读得弹簧测力计的示数 F＝4.00 N. (3)a.按力的图示方法作出力 F 的图示如图所示；b.根据力的平行四边形定则，作出 F1、F2 的合力 F′，如图所示． (4)拉橡皮条的细绳要适当长一些，以方便画出力的方向，故 A 错误；测量力的实验要求尽 量准确，为了减小实验中因摩擦造成的误差，操作中要求弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与 木板平行，故 B 正确；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，不需要夹角必须大于 90°，故 C 错误． 2．(1)橡皮筋长度的变化量大小 (2)除了记录每根橡皮筋的长度变化量外，还需用铅笔在白 纸上标记橡皮筋结点 O 的位置 (3)ACD 解析 (1)三根橡皮筋劲度系数相同，弹力大小与长度变化量成正比． (2)橡皮筋结点位置 O 与三枚大头针的连线可确定橡皮筋拉力的方向． (3)根据胡克定律，三根橡皮筋的劲度系数相同时，可以用橡皮筋长度变化量代替弹力大小， 因此实验中三根橡皮筋的劲度系数应相同，A、C 选项正确；每次调整大头针位置，只需记 录结点位置，根据大头针和结点位置即可确定弹力方向，B 选项错误；实验中橡皮筋与白纸 平行，力沿纸面，D 选项正确． 3．(1)D (2)CD