1、剑指 2019 年高考物理的 13 个抢分实验实验 3.2 验证力的平行四边形定则 抢分巧练考题实战 掌握高考脉搏1(2015 山东卷，21)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则实验步骤：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标记为 O1、 O2，记录弹簧秤的示数 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 0.50 N，测出所对应的 l，部分数据如下表所示：F(N) 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.
2、50l(cm) l0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05找出中 F2.50 N 时橡皮筋两端的位置，重新标记为 O、 O，橡皮筋的拉力记为 FO O .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)利用表中数据在坐标纸上画出 Fl 图线，根据图线求得 l0_cm.(2)测得 OA6.00 cm， OB7.60 cm，则 FOA的大小为_N.(3)根据给出的标度，在图中作出
3、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【解析】 (1)做出 F l 图象，如图(a)所示，求得直线的截距即为 l0，可得 l010.0 cm.【答案】 (1)见解析图(a) 10.0(9.8、9.9、10.1 均正确)(2)1.80(1.701.90 均正确) (3)见解析图(b) (4) FO O2（2016 浙江卷）某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧 OC 的劲度系数为500 N/m。如图 1 所示，用弹簧 OC 和弹簧秤 a、 b 做“探究求合力的方法”实验。在保持弹簧伸长 1.00 cm 不变的条件下，（1）若弹簧秤
4、 a、 b 间夹角为 90，弹簧秤 a 的读数是 N（图 2 中所示），则弹簧秤 b 的读数可能为 N。（2）若弹簧秤 a、 b 间夹角大于 90，保持弹簧秤 a 与弹簧 OC 的夹角不变，减小弹簧秤 b 与弹簧 OC 的夹角，则弹簧秤 a 的读数 、弹簧秤 b 的读数 （填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】（1）3.003.02 3.094.1（有效数不作要求） （2）变大 变大3(2017 课标卷，22)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为 x 轴，纵轴为 y 轴，最小刻度表示 1 mm)的纸贴在桌面上，如图(a)所示将橡皮筋的一端 Q 固定在 y 轴上的
5、 B 点(位于图示部分之外)，另一端 P 位于 y 轴上的 A 点时，橡皮筋处于原长(1)用一只测力计将橡皮筋的 P 端沿 y 轴从 A 点拉至坐标原点 O.此时拉力 F 的大小可由测力计读出测力计的示数如图(b)所示， F 的大小为 _N.(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋 P 端回到 A 点，现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将 P 端拉至 O点此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为 F14.2 N 和 F25.6 N.()用 5 mm 长度的线段表示 1 N 的力，以 O 点为作用点，在图(a)中画出力 F1、 F2的图示，然后按平行四
6、边形定则画出它们的合力 F 合 ；() F 合 的大小为_N， F 合 与拉力 F 的夹角的正切值为_若 F 合 与拉力 F 的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则【答案】 (1)4.0 (2)()见解析图 ()4.0 0.054（2018 天津卷）某研究小组做“验证力的平行四边形定则”的实验，所有器材有：方木板一块，白纸，量程为 5 N 的弹簧测力计两个，橡皮条（带两个较长的细绳套），刻度尺，图钉（若干个）。具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的是_。A橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上 B重复实验再次进行验证时，结点 O
7、 的位置可以与前一次不同C使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置 O，力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是_。【答案】 BC B【解析】考法模拟 悟透破题之道5(2018沈阳高三一模)某同学用如图所示的实验装置来验证“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
8、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)弹簧测力计读数为 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，所以 A 项是必要的；根据仪器使用常识，弹簧测力计
9、在使用前需校零，B 项是必要的；实验中力必须在同一平面内，C 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 项不必要，本题应选 D项【答案】 (1)3.6 (2)D (3)减小弹簧测力计 B 拉力的大小；减小重物 M 的质量(或将弹簧测力计 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)6(2018广州二模)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(a)，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(b)，将三根细线 L1、 L2、 L3的一端
10、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(c)，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【答案】 (1)静止(2)三根细线的方向(3)结点 O 的位置(4)F 和 F在误差范围内重合7（兰州市第一中学 2017 届高三
11、上学期期中考试） “验证力的平行四边形定则”实验中：（1）部分实验步骤如下，请完成有关内容：A将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线；B在其中一根细线上挂上 5 个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录：结点 O 的位置、钩码个数及细线方向；C将步骤 B 中的钩码取下，分别在两根细线上挂上 4 个和 3 个质量相等的钩码，用两光滑硬棒 B、C使两细线互成角度，如图乙表示，小心调整 B、C 的位置，使_，并记录钩码个数及细线方向；（2）如果“验证力的平行四边形定则”得到验证，那么图乙中 cos_。【答案】（1）橡皮筋下端伸长到 O 点（2） cos3:48（
12、江西省赣州市十三县（市）十四校 2017 届高三上学期期中联考）关于在做“验证力的平行四边形定则”实验时：（1）下列叙述正确的是（ ） A两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大B橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力C两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置 O这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同D若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可（2）如图是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个实验比较符合实验事实？（力F是用一只弹簧测力计拉时的图示） 答： （3）在以上实验结果比较符合实验事实的一位同学
13、中，造成误差的主要原因是：（至少写出两种情况）答： ， 【答案】（1）AC； （2）张华； （3） 1F的方向比真实方向偏左； 2F的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左9如图所示，某实验小组同学利用 DIS 实验装置研究支架上力的分解， A、 B 为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负 A 连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动 B 固定不动，通过光滑铰链连接长 0.3 m 的杆将细绳连接在杆右端 O 点构成支架保持杆在水平方向，按如下步骤操作：测量绳子与水平杆的夹角 AOB 对两个传感器进行调零用另一根绳在 O 点悬挂一个钩码，记录两个传感器的
14、读数取下钩码，移动传感器 A 改变 角重复上述实验步骤，得到表格.F1 1.001 0.580 1.002 F2 0.868 0.291 0.865 30 60 150 (1)根据表格， A 传感器对应的是表中力_(选填“ F1”或“ F2”)钩码质量为_ kg(保留 1 位有效数字)(2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是( )A因为事先忘记调零B何时调零对实验结果没有影响C为了消除横杆自身重力对结果的影响D可以完全消除实验的误差【答案】 (1) F1 0.05 (2)C10(2016广东四校联考)在“验证力的平行四边形定则”实验中。(1)某次实验中两弹簧测力计的读数分别为
15、F11.92 N， F23.84 N，如图甲所示， F1和 F2的合力大小 F 合_N(保留三位有效数字)。现保持 F2方向不变，减小 F1和 F2的夹角，为了使橡皮条的结点拉到同样的位置 O 点，下列说法正确的是_。图甲A F1一定减小B F1一定增大C F2一定减小D F2一定增大(2)某同学想知道弹簧测力计中弹簧的劲度系数，于是，他将刻度尺与弹簧测力计平行放置，如图乙所示，他根据图中信息得出了弹簧的劲度系数 k_N/m(保留两位有效数字)。图乙【解析】 (1)如图所示，由余弦定理可得：F 合 3.33 N；现保持 F2方向不变，【答案】 (1)3.33(3.203.40 均对) C (2
16、)59(591)11某同学用钩码和弹簧测力计做“验证力的平行四边形定则”实验(1)请将实验内容补充完整：A将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，在另一端绑上两根系有细绳套的细线B其中一根细线挂上 5 个质量相等的钩码(每个钩码质量均为 50 g)，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录 _、结点的位置 O 和细线方向C将图甲中钩码取下一个，并将细线用一光滑铁钉 B(可随时固定)支开，在另一细线上挂上弹簧测力计，使两细线成一定角度，拉弹簧测力计，如图乙所示，图中 、 可测定，当 时，橡皮筋正cos cos 34好位于竖直方向且橡皮筋与细线结点的位置与步骤 B 中结点的位置 O 重合，此时弹簧
17、测力计的示数应为 _ N(当地重力加速度 g10 m/s 2)(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【答案】 (1)钩码的个数(细线上的拉力) 1.5 (2)B12. 涉及验证力的平行四边形定则，有关实验原理与操作，数据处理与误差分析)图甲为“验证力的平行四边形定则”的实验装置(1)下列说法中正确的是_A在测量同一组数据 F1、 F2和合力 F 的过程中，橡皮条结点 O 的位置不能变化B用弹簧测力计拉细线时，拉力方向必须竖直向下C F1、 F2和合力 F 的大小都不能超过弹簧测力计的量程D为减小测量误差， F1、 F2方向间夹角应为 90(2)弹
18、簧测力计的指针如图乙所示，由图可知拉力的大小为_N.【解析】 (1)在同一组数据中，只有当橡皮条结点 O 的位置不发生变化时，两个力的作用效果和一个力的作用效果才相同，才可以验证平行四边形定则，选项 A 正确；用弹簧测力计拉细线时，方向不一定向下，只要把 O 点拉到同一位置即可，选项 B 错误； F1、 F2和合力 F 的大小都不能超过弹簧测力计的量程，选项 C 正确； F1、 F2方向间夹角不一定为 90才能减小误差，选项 D 错误(2)弹簧测力计的最小刻度是 0.1 N，故弹簧测力计要估读到 0.01 N，力的大小是 4.00 N.【答案】 (1)AC (2)4.0013如图为“验证力的平
19、行四边形定则”实验，三个细线套 123L、 、 一端共系于一个结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计 A、B 和重物 M 上，A 挂于固定点 P，手持 B 拉动细线，使结点静止于 O 点。（1）某次实验中 A 的指针位置如图所示，其读数为_N；（2）实验时要读出 A、B 的示数，还要再贴与竖直木板的白纸上记录 O 点的位置，_、_和_。（3）下列实验要求中必要的是_A弹簧测力计需要在实验前进行校零B需要测量重物 M 的重力 C多次实验时弹簧测力计 B 始终保持水平D多次实验时结点必须在同一点【答案】（1）2.00N （2） 123L、 、 的方向（3）AB弹簧测力计读数，每 1N 被分成 5 格，
20、则 1 格就等于 0.1N.所以读数为：2.00 N. 故答案为：2.0.【答案】2.00; L1 方向, L2 方向, L3 方向； AB.14.在“探究力的平行四边形定则”实验中，图 11(1)实验中一次弹簧测力计示数如图 11 乙(单位为 N)，图中的示数为_ N.(2)下列说法中不正确的是_.A.弹簧测力计应在使用前校零B.拉线方向应与木板平面平行C.两根细绳必须等长D.改变拉力，进行多组实验，必须保证 O 点在同一位置(3)某同学在实验中确定分力方向时，图甲所示的 a 点标记的不妥，其原因是_.【答案】 (1)3.60 (2)C (3) O、 a 两点太近，误差大15.某小组为了验证
21、力的平行四边形定则，设计了如图甲所示的实验：在一个半圆形刻度盘上安装两个可以沿盘边缘移动的拉力传感器 A、 B，两传感器的挂钩分别系着轻绳，轻绳的另一端系在一起，形成结点O，并使结点 O 位于半圆形刻度盘的圆心在 O 点挂上重 G2.00 N 的钩码，记录两传感器 A、 B 的示数F1、 F2及轻绳与竖直方向的夹角 1、 2，用力的图示法即可验证力的平行四边形定则(1)当 F11.00 N、 F21.50 N， 145、 230时，请在图乙中用力的图示法作图，画出两绳拉力的合力 F，并求出合力 F_N(结果保留三位有效数字)(2)该组同学在实验中，将传感器 A 固定在某位置后，再将传感器 B 从竖直位置的 P 点缓慢顺时针旋转，得到了一系列 B 传感器的示数 F2和对应的角度 2，作出了如图丙所示的 F2 2图象，由图丙可知 A传感器所处位置的角度 1_.【解析】本题考查了验证力的平行四边形定则的实验
