实验03　验证力的平行四边形定则-2021年高考物理二轮复习实验专题强化训练（解析版）

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实验 03
　
验证力的平行四边形定则
能力训练----研典题 导解法
训练点 1
　
原型实验的原理与操作
典例 1　(2019·甘肃甘谷一中检测)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
为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB 与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F'两力中,方向一定沿 AO 方向的是
　　　　
.
(2)本实验采用的科学方法是
　　　　
.
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)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个弹簧测力计的拉力 F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力
F;
E.只用一个弹簧测力计,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 F'的图示;
F.比较 F'和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论.
上述步骤中:①有重要遗漏的步骤的序号是
　　　　
和
　　　　
;²
②遗漏的内容分别是 和
　　　　　　　　　 　　　
.
【答案】　
　
(1)F'
　
(2)B　(3)①C　E　② C中应加上“记下两条细绳的方向”;E中应说明“把橡皮条的结
点拉到同一位置 O”
【解析】
　
(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至 O点的拉力一定沿 AO 方向;而根据平行四边形定则作出的合
力,由于误差的存在,不一定沿 AO 方向,故一定沿 AO 方向的是 F'.
(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同,它们的作用效果可以等效替代,B正确.
(3)①根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作步骤可知,有重要遗漏的步骤的序号是 C、E.
②在C中未记下两条细绳的方向,E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置 O.
训练点 2
　
原型实验的数据处理
典例 2 (2018·重庆江津中学等联考)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).
【答案】　(1)O的位置
　
(2)5.0
　
(3)、(4)见解析
【解析】 (1)当调整滑轮的位置,稳定后结点 B位于 O处时,应记下结点 O的位置和两条细绳的方向,即记
下两个分力的作用点和方向,为进一步作图验证力的平行四边形定则做好准备.
(2)弹簧测力计读数时需要估读,所以读数为 5.0 N.
(3)用三角板和刻度尺严格规范、作图,得到力的图示如图所示.
(4) 实验产生误差的原因有:测量存在误差;作图不准确;滑轮与绳之间存在摩擦力等.
训练点 3
　
实验的改进与创新
典例 3 (2018·贵州遵义测试)一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品,在家中验证力
的平行四边形定则.
(1)如图甲,在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶,记下水壶
　　　　
时电子秤的示数 F.
(2)如图乙,将三根细线L1、L2、L3的一端打结,另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上.水平拉
开细线L1,在白纸上记下结点 O的位置、
　　　　
和电子秤的示数 F1.
(3)如图丙,将另一颗墙钉B钉在与 O同一水平位置上,并将L1拴在其上.手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开
细线L2,使
　　　　
和三根细线的方向与(2)中重合,记录电子秤的示数 F2.
(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力 F、F1、F2的图示,根据平行四边形定则作出 F1、F2的合力 F'的图示,
若
　　　　　　　　　　　　
,则平行四边形定则得到验证.
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