金版学案高三物理一轮学案2实验三验证力的平行四边形定则Word文档下载推荐.docx

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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．

1．（多选）对于“验证力的平行四边形定则”的实验，某同学有以下认识：

A．实验中两个分力的夹角取得越大越好

B．细绳以及弹簧测力计所在平面必须与木板平行

C．拉橡皮条的细绳要长些，用铅笔画出两个定点的位置时，应使这两个点的距离尽量远些

D．作图要用细芯铅笔，图的比例要尽量大些，要用严格的几何作图法作出平行四边形，图旁要画出表示力的比例线段，且注明每个力的大小和方向

以上操作可以减小误差的是________．

解析：

如果两个分力夹角太大，则合力很小，用平行四边形作图法得出的合力的误差也越大，所以实验中不能把夹角取得太大，一般以不大于100°

为最佳，A错；

为了减小摩擦，橡皮条、细绳、弹簧测力计应在同一平面内，且弹簧测力计的方向要与拉力的方向保持在一条直线上，以免挂钩与弹簧测力计之间产生摩擦，B对；

为了减小力的方向的误差，橡皮条的细绳要长些，标记方向时所画的两个点的距离要尽量远些，C正确；

由于我们画力的图示时总是有一定的误差，为了减小画图时产生的误差，要用细芯铅笔，画的图要适当大一些，而且每个力都不应该太小，所以D正确．

答案：

BCD

2．（2016·

泰安模拟）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只弹簧测力计的拉力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遗漏的内容分别是_____________和_______________．

（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，故B正确．

（3）①根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知，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.

（1）F′

（2）B　（3）①C　E　②C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”

3．（2015·

洛阳模拟）某同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则，在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题：

（1）（多选）改变钩码个数，实验能完成的是（　　）

A．钩码个数N1＝N2＝2，N3＝4

B．钩码个数N1＝N3＝3，N2＝4

C．钩码个数N1＝N2＝N3＝4

D．钩码个数N1＝3，N2＝4，N3＝5

（2）在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是（　　）

A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向

B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度

C．用量角器量出三段绳子之间的夹角

D．用天平测出钩码的质量

（3）在作图时，你认为图中________是正确的（填“甲”或“乙”）．

（1）实验中的分力与合力的关系必须满足：

|F1－F2|<

F3<

F1＋F2，因此B、C、D选项是可以的．

（2）A　（3）甲　实验中F3是竖直向下的．

（1）BCD　

（2）A　（3）甲

4．（2016·

济南模拟）在“探究求合力的方法”的实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤．

（1）为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：

弹力F/N

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

伸长量x/（10－2m）

0.74

1.80

2.80

3.72

4.60

5.58

6.42

根据表中数据在图中作出F－x图象并求得该弹簧的劲度系数k＝________N/m；

（2）某次实验中，弹簧秤的指针位置如图所示，其读数为________N；

同时利用

（1）中结果获得弹簧上的弹力值为2.50N，请在下列虚线框中画出这两个共点力的合力F合；

（3）由图得到F合＝________N.

（1）以水平方向为x轴，竖直方向为F轴，建立直角坐标系，然后描点，选尽可能多的点连成一条线上，其图线的斜率即为弹簧的劲度系数k，在直线上任取一点，如（6×

10－2，3.2），则k＝

N/m≈53N/m.

（2）弹簧秤的读数为2.10N，选标度

合力的图示如图所示．

（3）经测量，合力F合＝3.3N.

（1）见解析图　53（±

2范围内都可）

（2）2.10（有效数字位数正确，±

0.02范围内都可）　见解析图　（3）3.3（±

0.02范围内都可）

1．（2016·

南京模拟）在“探究共点力合成规律”的实验中，某同学经历了以下实验步骤：

A．在白纸上按比例做出两个力F1和F2的图示，根据平行四边形定则作图求出合力F；

B．只用一个测力计，通过细绳把橡皮筋拉同样长度；

C．记下两个测力计F1和F2的读数，并且记录它们的方向；

D．在水平放置的木板上，垫一张白纸，把橡皮筋的一端固定在板上P点，用两条细绳连接在橡皮筋的另一端，通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋与细绳的连接点到达某一位置O，并记下此位置，如图所示；

E．记下测力计的读数F′和细绳方向，按同一比例作出这个力的图示，比较这个实测合力F′和按平行四边形定则求出的合力F，看它们的大小和方向是否相近；

F．用刻度尺测量出P、O之间的距离并记录；

G．改变两测力计拉力的大小和方向，多次重复实验，从实验得出结论．

（1）上述实验步骤有明显的错误，这个步骤是________________

（填选项前的字母）；

正确的操作应为_______________________．

（2）上述实验步骤中有一步骤是多余的，这个步骤是__________________________________________（填选项前的字母）；

（3）将以上实验步骤按正确顺序排列，应为___________________

（填选项前的字母）．

（1）B中只是说“通过细绳把橡皮筋拉同样长度”，并没有强调沿PO方向．

（2）本实验中只需要保证弹簧秤两次作用的效果相同即可，没有必要记录橡皮筋被拉伸的实际长度，故多余的步骤是F.（3）根据本实验的实验原理可知，题述实验步骤合理的顺序是DCABEG.

（1）B　只用一个测力计，通过细绳把橡皮筋拉到O点　

（2）F　（3）DCABEG

烟台模拟）用等效代替法验证力的平行四边形定则的实验情况如下图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙是白纸上根据实验结果画出的图．

（1）本实验中“等效代替”的含义是________．

A．橡皮筋可以用细绳替代

B．左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果

C．右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果

D．两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代

（2）图乙中的F与F′两力中，方向一定沿着AO方向的是________，图中________是F1、F2合力的理论值，______是合力的实验值．

（3）（多选）完成该实验的下列措施中，能够减小实验误差的是________．

A．拉橡皮筋的绳细一些且长一些

B．拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行

C．拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些

D．使拉力F1和F2的夹角很小

（1）验证平行四边形定则的实验中，第一次同时用两个弹簧测力计作用在橡皮筋上，将橡皮筋与细线的结点拉到一个合适的位置，第二次只用一个弹簧测力计作用在橡皮筋上，使橡皮筋与细线的结点到达同样的位置，可见两次弹簧测力计对橡皮筋产生的作用效果相同，可以等效替代，故选D.

（2）根据第

（1）问的分析可知，力F′一定沿AO方向；

据平行四边形定则合成出来的力F是合力的理论值，而力F′则是合力的实验值．（3）细绳越细，重力等因素的影响越小，弹簧测力计的读数越准确；

细绳越长，则确定弹簧拉力的方向就越准确；

拉橡皮筋时，弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行，可以避免弹簧测力计中的金属杆与测力计外壳之间的摩擦；

拉橡皮筋的细绳长些，在标记同一细绳方向时两点就可以画得适当远一些，这样作图造成的误差就小；

拉力F1和F2的夹角很小时，作图造成的误差会较大．综上所述，选A、B、C.

（1）D　

（2）F′　F　F′　（3）ABC

3．（2016·

大连模拟）将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图甲所示．这时弹簧测力计的读数可从图中读出．

（1）由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为________N和________N.

（2）在如图乙所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力．

（1）弹簧测力计的最小刻度为0.1N，读数时应估读一位，所以读数分别为2.50N（4.00N）和4.00N（2.50N）．

（2）取一个小方格的边长表示0.50N，作出两个力及它们的合力如图所示．

（1）2.50（4.00）　4.00（2.50）　

（2）见解析图

济宁模拟）如图所示，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）（多选）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_____________．

（1）用橡皮筋验证平行四边形定则需要测量的是三条橡皮筋的伸长量及其拉伸的方向，与细绳的长度无关，故上述操作中A不需要，B和C是需要的；

为了确保力的合成的等效性，悬挂重物后结点O的位置必须相同，所以上述操作中的D也是必需的．

（2）因为钉子的位置已固定，为了继续进行实验，可改变重物的质量再次进行验证．

（1）BCD　

（2）更换不同的小重物

5．甲、乙、丙三位同学做“互成角度的两个力的合成”实验，所用弹簧测力计的量程为0～5N，他们都把橡皮条的一端固定在木板上的A点，橡皮条的另一端通过细绳连接弹簧测力计，用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，如下图所示，此时细绳都与平板平行，用F1和F2表示拉力的方向和大小．

甲同学：

F1和F2的方向互相垂直，F1＝3.0N、F2＝3.8N；

乙同学：

F1和F2方向间的夹角约为30°

，F1＝F2＝4.0N；

丙同学：

F1和F2方向间的夹角约为120°

，F1＝F2＝4.0N．这三位同学中操作不正确的是哪一位？

并说明原因．

F1和F2的方向互相垂直，其合力大小小于5N，小于弹簧测力计的最大测量值；

，其合力大小大于5N，超过了弹簧测力计的最大测量值；

，其合力大小小于5N，小于弹簧测力计的最大测量值．这三位同学中操作不正确的是乙同学．

操作不正确的是乙同学，因为他这两个力的合力超过了弹簧测力计刻度的最大值5N，之后再用一个弹簧测力计拉橡皮条时拉不到O点

6．（2016·

日照模拟）某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则．实验步骤：

①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向．

②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置记为O1、O2，记录弹簧秤的示数为F，测量并记录O1、O2间的距离（即橡皮筋的长度l）．每次将弹簧秤示数改变0.50N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：

F/N

1.00

1.05

l/cm

l0

10.97

12.02

13.00

13.98

15.05

③找出②中F＝2.50N时橡皮筋两端的位置，重新记为O、O′，橡皮筋的拉力记为FOO′.

④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示．用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB.

完成下列作图和填空：

（1）利用表中数据在给出的坐标纸上画出F—l图线，根据图线求得l0＝________cm.

（2）测得OA＝6.00cm，OB＝7.60cm，则FOA的大小为________N.

（3）根据给出的标度，作出FOA和FOB的合力F′的图示．

（4）通过比较F′与________的大小和方向，即可得出实验结论．

（1）做出F－l图象，求得直线的截距即为l0，可得l0＝10.00cm.

（2）可计算弹簧的劲度系数为k＝

＝

N/m＝50N/m；

若OA＝6.00cm，OB＝7.60cm，则弹簧的弹力F＝kΔl＝50×

（6.00＋7.60－10.0）×

10－2N＝1.80N；

则此时FOA＝F＝1.80N.

（3）如图．

（4）通过比较F′和FOO′的大小和方向，可得出实验结论.

（1）10.00　

（2）1.80　（3）见解析图　（4）FOO′

力学是物理学的基础，物体的受力分析是分析力学问题的基本能力，这种能力渗透到整个与力有关的知识点，如电场、磁场与电磁感应等．掌握三种性质的力的特点，灵活应用整体法、隔离法，是正确受力分析的关键．作为物理学的基础，力往往会综合到其他考点命制试题，题型涵盖选择题和综合计算题，独立命题以选择题为主．

1．（多选）（2015·

济南模拟）如图所示，将一长方形木块锯开为A、B两部分后，静止放置在水平地面上．则（　　）

A．B受到四个力作用

B．B受到五个力作用

C．A对B的作用力方向竖直向下

D．A对B的作用力方向垂直于它们的接触面向下

对A受力分析：

重力、B对A的支持力和B对A的摩擦力；

对B受力分析：

重力、A对其压力、地面对B的支持力和A对B的摩擦力，故A正确，B错误；

由受力特点可知，A对B的作用力方向竖直向下，故C正确，D错误．

AC

2．如图所示，光滑斜面固定于水平面，滑块A、B叠放在一起冲上斜面，且始终保持相对静止，A上表面水平，则在斜面上运动时B受力的示意图为（　　）

先将A、B当成一个整体，一起冲上斜面时，受重力及斜面的支持力，合力沿斜面向下．再用隔离法，单独对B进行受力分析可知，B所受摩擦力水平向左，所受A的支持力在竖直方向上，A正确．

A

寿光模拟）如右图所示，小球被轻绳系住静止在光滑斜面上．若按力的实际作用效果来分解小球受到的重力G，则G的两个分力方向分别是图中的（　　）

A．1和4　　　　　　　B．3和4

C．2和4D．3和2

以小球为研究对象，小球受到重力、细绳的拉力和斜面的支持力，三力平衡，根据平衡条件得知拉力与支持力的合力与重力mg大小相等，方向相反．小球重力产生两个效果，一是使绳子拉伸，二是使斜面受压，故应按此两个方向分解，分别是3和4.只有选项B正确．

B

烟台模拟）如图所示，斜面上放有两个完全相同的物体a、b，两物体间用一根细线连接，在细线的中点加一与斜面垂直的拉力F，使两物体均处于静止状态．则下列说法正确的是（　　）

A．a、b两物体的受力个数一定相同

B．a、b两物体对斜面的压力相同

C．a、b两物体受到的摩擦力大小一定相等

D．当逐渐增大拉力F时，物体b先开始滑动

对ab进行受力分析，如图所示，b物体处于静止状态，当绳子沿斜面向上的分量与重力沿斜面向下的分量相等时，摩擦力为零，所以b可能只受3个力作用，而a物体必定受到摩擦力作用，肯定受4个力作用，故A错误；

ab两个物体，垂直于斜面方向受力都平衡，则有FN＋FTsinθ＝mgcosθ，解得FN＝mgcosθ－FTsinθ，则a、b两物体对斜面的压力相同，故B正确；

根据A的分析可知，b的摩擦力可以为零，而a的摩擦力一定不为零，故C错误；

对a沿斜面方向有FTcosθ＋mgsinθ＝Ffa，对b沿斜面方向有FTcosθ－mgsinθ＝Ffb，正压力相等，所以最大静摩擦力相等，则a先达到最大静摩擦力，先滑动，故D错误．

平衡是常见的状态之一，是高考力学中的热点和难点内容之一，涉及力的概念的理解、物体的受力分析、力的合成与分解、共点力的平衡条件等重要考点，通常还与电场、磁场及电磁感应综合命题，复习难点是摩擦力的分析与计算、受力平衡的动态分析，这部分内容一般以选择题、综合题的形式考查，独立命题以选择题为主．

5．（2016·

锦州模拟）如图所示，一只小鸟沿着较粗的均匀树枝从右向左缓慢爬行，在小鸟从A运动到B的过程中（　　）

A．树枝对小鸟的合作用力先减小后增大

B．树枝对小鸟的摩擦力先减小后增大

C．树枝对小鸟的弹力先减小后增大

D．树枝对小鸟的弹力保持不变

树枝对小鸟的合作用力是支持力和摩擦力的合力，由二力平衡得，它与小鸟重力等大反向，因小鸟所受重力不变，所以树枝对小鸟的合作用力不变，A项错误；

由受力分析图可知，树枝对小鸟的摩擦力先减小后增大，对小鸟的弹力先增大，后减小，所以B项对，C、D两项均错误．

大庆模拟）如右图所示，小圆环A吊着一个质量为m2的物块并套在竖直放置的大圆环上．另有一根细绳，一端拴着质量为m1的物块，跨过固定在大圆环最高点B处的小定滑轮后，另一端系在小圆环A上．设小圆环、滑轮、绳子的质量以及相互之间的摩擦均不计，绳子不可伸长．若平衡时弦AB所对应的圆心角为α，则两物块的质量比m1∶m2为（　　）

A．cos

　　　　　　　B．2sin

C．sin

D．2cos

对小环进行受力分析，如图所示，小环受上面绳子的拉力m1g，下面绳子的拉力m2g，以及圆环对它沿着OA向外的支持力，将两个绳子的拉力进行正交分解，它们在切线方向的分力应该相等．

m1gsin

＝m2gcos（α－90°

），

即m1cos

＝m2sinα，

m1cos

＝2m2sin

cos

.

得m1∶m2＝2sin

，故选项B正确．

7．（2016·

威海模拟）如图甲所示，在粗糙水平面上静置一个截面为等腰三角形的斜劈A，其质量为M，两个底角均为30°

.两个完全相同的、质量均为m的小物块p和q恰好能沿两侧面匀速下滑．若现在对两物块同时各施加一个平行于斜劈侧面的恒力F1、F2，且F1＞F2，如图乙所示，则在p和q下滑的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．斜劈A对地向右运动

B．斜劈A受到地面向右的摩擦力作用

C．斜劈A对地面的压力大小等于（M＋2m）g

D．斜劈A对地面的压力大于（M＋2m）g

题甲图中，三个物体都处于平衡状态，故可以对三个物体的整体受力分析，受重力和支持力，故支持力为（M＋2m）g，没有摩擦力；

在题图乙中，物体p、q对斜劈的压力和摩擦力不变，故斜劈受力情况不变，故斜劈A仍保持静止，斜劈A对地面的压力大小等于（M＋2m）g，与地面间没有摩擦力，故C正确，A、B、D错误．

C

8．（多选）（2015·

德州模拟）如图所示，斜面体置于粗糙水平面上，斜面光滑．小球被轻质细线系住放在斜面上，细线另一端跨过定滑轮，用力拉细线使小球沿斜面缓慢向上移动一小段距离，斜面体始终静止．则移动过程中（　　）

A．细线对小球的拉力变大

B．斜面对小球的支持力变大

C．斜面对地面的压力变大　

D．地面对斜面的摩擦力变小

设物体和斜面的质量分别为m和M，绳子与斜面的夹角为θ.取小球作为研究