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1、实验三验证力的平行四边形定则 / 能力训练 ?紧跟高考 1. (2016 ?浙江高考) 某同学在“探究弹力和弹簧仲长的关系”的实验中，测得图中弹簧兀 的劲度系数为500 N/mo如图甲所示，用弹簧和弹簧秤白、方做“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， 甲乙 (1)若弹簧秤送方间夹角为90, 弹簧秤白的读数是 _ N( 图乙中所示 ) ，则弹簧 秤b的读数可能为 _ No (2)若弹簧秤自、方间夹角大于90, 保持弹簧秤自与弹簧嬉的夹角不变，减小弹簧秤方 与弹簧的夹角，则弹簧秤臼的读数_ ，弹簧秤方的读数_ 。( 均填“变大”“变 小”或“不变”) 答案(1)
2、3. 00(3. 00?3. 02) 4. 00(3. 90?4. 10) (2)变大变大 解析( 1)弹簧秤的读数应注意估读， 由题图乙可知弹簧秤自的读数为3. 00 No由题意 知弹簧 的弹力大小Fw=tx=5 N,即弹簧秤日、力的合力大小应当等于5 N,因为它们之间的夹角为90, 当 日的读数为3.00 N时，方的读数理论值应为4. 00 No (2)対0点受力分析，作力的矢量三角形如图所示，保证0点不动的前提下，弹簧的拉力 为定值，在弹簧秤已、力夹角大于90的前提条件下，若让弹簧秤力与夹角减小，由图可知弹 2.5 2.5 3 3 3.5 3.5 簧秤臼的拉力应该变大，方的拉力也变大。
3、2.(2017 ?全国卷III)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*轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1伽) 的纸贴在桌而上，如图(a)所示。将橡皮筋的一端0固 定在y轴上的点 ( 位于图示部分之外 ) ，另一端”位于y轴上的畀点时，橡皮筋处于原长。 (1)用一只测力计将橡皮筋的戶端沿y轴从/ 点拉至坐标原点。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，尸的大小为_ No (2)撤去( 1)中的拉力，橡皮筋 “端回到力点，现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端 拉至。点。此时观察到两个拉力分别沿图Q)屮两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两
4、个 拉力的大小分别为人=4. 2 N和 =5. 6 No 用5 mm长度的线段表示IN的力，以0点为作用点，在图 ( 小中画出力用、用的图示 , 然 后按平行四边形定则画出它们的合力 5 1mr lllllllll lllllllllmilimRlllllllllllllllllllllllll ? ? ? ? ? F2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 图(b) _ F合的大小为 _ N,尸合与拉力尸的夹 角的正切值为 _ 。 若厂合与拉力厂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)图见解析4.0 0. 05 解析
5、( 1)由题给测力计示数可知，读数为4. 0N。 (2)作图，再长度为28 mm,用长度为21 mm,平行四边形如图，量出合力长度约为20 mm, 大 小代表4. 0N,量出合力箭头处到y轴距离和所作合力在y轴上投影长度，其比值就是尸合与拉力 尸的夹角的正切值。 (a ) 图 llllllllllllllllll niili mlllllllllJllllllll ? ? ? ? ? / 八 ? ? ? ? ? ? ? ? 3.为了探索弹力和弹簧伸长量的关系，小明同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试， 根据测得的数据绘出如图所示图象。贝IJ： (1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图中
6、A的示数为 _ No (2)下列实验要求不必要的是_ ( 填选项前对应的字母 )o A.应测量重物财所受的重力 B.弹簧测力计应在使用前校零 C.细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。点静止在同一位置 (3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计力的指针稍稍超出量程，请你提出两个解决办法。 答案仃) 3.6 (2)D (3)减小弹簧测力计的拉力；将重物换为较轻的物体( 或将弹簧测力计昇更换成较大 量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计拉力的方向等) 。 解析( 1)由题图知，弹簧测力计 / 的分度值为0.2 N,读数为3. 6 No (2)验证力的平行四边形定则，一定要正确记录
7、合力与两个分力的大小与方向，多次实验应 改变结点位置，D错；M所受的重力大小等于合力大小，A对；测量前弹赞测力计校零后才能测 量准确，B对；细线方向与木板平行才能保证力在木板平面内，C对。 (3)对0点受力分析如图所示，可见减小凡可调节几的大小或方向，也可将重物换为较轻的 物体等。 5. (2015 ?山东高考) 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，将坏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0、a,记录弹赞秤的示数F, 测量并
8、记 录、 间的距离 ( 即橡皮筋的长度7)o每次将弹簧秤示数改变0. 50 N,测出所对应的厶部分数据 如下表所示： F/n00. 501.001. 502. 002. 50 7/cm7o10. 97 12. 02 13. 0013. 9815. 05 找出中尸=2. 50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为0、ff , 橡皮筋的拉力记为。 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。点，将两笔尖的位置标记为外、橡皮筋勿段的拉力 记为凡，段的拉力记为皿。 完成下列作图和填空 : 测得OA=6. 00 cm, OB=7. 6
9、0 cm,则凡的大小为 _ b 根据给出的标度，在下图屮作出凡和皿的合力戸的图示。 /!? （）2 （1）利用表中数据在坐标纸上画出尺/ 图线, cm o 根据图线求得 ?B () （4）通过比较尸与 _ 的大小和方向，即可得出实验结论。 答案（1）见解析图丙10.0（9.8、9.9、10. 1均正确） (2) 1.80(1.70?1.90 均正确 ) (3)见解析图丁 弘 解析( 1)在坐标系中描点，用平滑的曲线( 直线) 将各点连接起来，不在直线上的点均匀分布 在直线的两侧。如图丙所示，由图线可知与横轴的交点/o=10.0 cnio () 丁 (2)橡皮筋的长度7=6M+?=13. 60
10、cm,由图丙可得F=1.80N,所以凡 =皿=尸=1.80 No 利用给出的标度作出凡和凡的图示，然后以凡和皿为邻边的平行四边形，对角线即为合 力尸，如图丁。 (4)弘的作用效果和凡、心两个力的作用效果相同，F 是心、心两个力的合力，所以只要比 较戸和 / 的大小和方向，即可得出实验结论。 6. (2016 ?山东昌乐检测) 某课外科技活动小组学习了平行四边形定则后，利用DTS实 验 装置研究“力的合成与分解”，如图所示力、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。 固定不动，通过光滑较链连接长0.3
11、m的杆，将细绳连接在杆右端0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ZAOB= （）； 对两个传感器进行调零； 用另一绳在0点悬挂一个钩码，记录两个传感器读数； 取下钩码，移动传感器改变角重复上述实验步骤，得到如下表格。 4. 0042. 320 ? ? ? 4. 008 ? ? ? Fi-3. 472-1. 164 ? ? ? 3. 460 ? ? ? 0 3060 ? ? ?150? ? ? 根据表格，A传感器对应的表中力为_ （填“片 或 ”），钩码质量为 _ kg（结果保留一位有效数字）。 （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_ o
12、 A.因为事先忘记了调零 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（1M 0.2 （2）C 解析（1）弭传感器中的力均为正值，故A传感器对应的是表中力平衡时，/ 昭= 斤sin“,当 =30时，E=4.004 N,可求得於刃 .2 kg。 （2）在挂钩码Z前，对传感器进行调零，目的是消除横杆自身重力对结果的影响，故C 正 确。 7.（2017?安徽舒城检测）在探究“弹力和弹簧伸长的关系”时，小明同学用如图甲所示 的实验装置进行实验：将该弹簧竖直悬挂，在自由端挂上舷码盘，通过改变盘小舷码的质量, 用 刻度尺测出弹簧对应的长度，测得实验
13、数据如下： 实验次数123456 码质量/?/g 0 30 60 90 120 150 弹簧的长度%/cm 6. 00 7. 14& 349. 4810. 6411. 79 (1)小明同学根据实验数据在坐标纸上用描点法画出沪刃图象如图乙所示, 根据图象他得出结论： 弹簧弹力与弹簧伸长量不是正比例关系，而是一次函数关系。他结论错误的原因是: (1) 图象不过坐标原点的原因是_ 。 (2) 从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，而使图象上端成曲线，图象上端弯曲的 原因是 _ 0 (3) 若将重为2 N的物体分别挂在两弹簧的下端，则弹簧甲的仲长量为_ m,弹簧 乙的伸长量为 _ mo 答案( 1)
14、弹簧不是轻质的，重力不能忽略 (2)已超过弹簧的弹性限度 (3) 5X107 3X102 解析( 1)由题图看出，在不挂钩码的情况下两弹簧均有2X10“ 1 2 3 m的仲长量，说明两弹簧均 不是轻质的，在自身重力作用下就会有一定的伸长量。 (2)由胡克定律可知，在弹性限度内，弹簧弹力的大小尸与其伸长( 或压缩 ) 的长度x成正 比， 因此，题图屮图象上端成曲线说明弹簧已经超出了弹性限度。 (3)由图可知，当钩码重量为2 N吋，对应的纵坐标分別为5 cm和3 cm,所以弹簧甲的 伸长 x/cm 量为5X 10 2 m,乙的伸长量为 3X 10 “ m 4.(2017 ?河北武邑中学质检) 某同
15、学用如图所示的实验装置“验证力的平行四边形定 则”。弹簧测力计挂于固定点P，下端用细线挂一重物必弹簧测力计的一端用细线系于。点， 手持另一端向左拉，使结点0静止在某位置。分别读出弹簧测力计/ 和的示数，并在贴于竖直 木板的白纸上记录。点的位置和细线的方向。 (2)作出的图线与坐标系纵轴有一截距，其物理意义是：_ , 该弹簧的劲 度系数 _ N/m ( 取g=10 m/s * 2 3,结果保留三位有效数字 )。 (3)请你判断该同学得到的实验结果与考虑祛码盘的质量相比，结果_ 。( 填“偏 大”“偏小”或“相同”) 答案( 1)屮/ 图象的纵坐标不是弹簧的伸长量 (2)未加祛码时弹簧的长度25. 9 (3)相同 解析(1)在片刃图象中，x表示弹簧的长度而不是弹簧的伸长量，故他得出弹簧弹力与弹簧 伸长量不是正比例关系而是一次函数关系的错误结论。 (2) 图线与纵坐标的交点表示拉力等于0时弹簧的长度，即弹簧的原长。图线的斜率表示 F 1 50 弹簧的劲度系数， &=武=o 1179-0. 0600 N/m=2o. 9 (3) 根据公式F=k、x计算出的劲度系数，与是否考虑祛码盘的质量没有关系，故结果相同。