第二章 实验三 验证力的平行四边形定则（Word教参）-2022高考物理一轮复习【优化指导】高中总复习·第1轮（全国通用）

实验三　验证力的平行四边形定则 ◎注意事项 操作不忘“三”“二”“一”： 用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录”(记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点O的位置)，用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录”(记录弹簧测力计示数和细绳方向)及“一注意”(结点O的位置必须在同一位置)等． ◎误差分析 产生原因 减小方法 偶然误差 读数误差 弹簧测力计数据在允许的条件下尽量大些，读数时眼睛要正视 作图误差 两分力夹角不能太大或太小，作图时两力的对边一定要平行 系统误差 弹簧测力计本身的误差 选较精确的弹簧测力计 (一)对实验原理、注意事项的考查 1．某实验小组用如图所示的装置做“验证力的平行四边形定则”实验． (1)下面关于此实验的说法，不正确的一项是________． A．如图甲，用两个弹簧测力计把橡皮条的一端拉到O点时，两个弹簧测力计之间的夹角必须取90°，以便算出合力的大小 B．用一个弹簧测力计拉橡皮条时(如图乙)，必须保证仍把橡皮条的一端拉到O点 C．实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正视弹簧测力计的刻度 D．拉橡皮条的细线要稍长一些，用以标记细线方向的两点距离要远些 (2)图丙是某同学得到的实验结果，其中________(选填“F”或“F′”)表示的是用一个弹簧测力计拉橡皮条时的结果． 解析　(1)用两个弹簧测力计把橡皮条的一端拉到O点时，两个弹簧测力计之间的夹角不一定要取90°，大小适当即可，选项A错误；用一个弹簧测力计拉橡皮条时，必须保证仍把橡皮条的一端拉到O点，以保证等效性，选项B正确；实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正视弹簧测力计的刻度，选项C正确；拉橡皮条的细线要稍长一些，用以标记细线方向的两点距离要远些，选项D正确． (2)F′是合力的实验值，与OA共线，则F′表示的是用一个弹簧测力计拉橡皮条时的结果． 答案　(1)A　(2)F′ 2．(2018·天津卷)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：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). (1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有________． 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 (2)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________． 解析　(1)A错误：两绳套拉力的合力不一定沿角平分线．B正确：同一次实验，用一绳套拉橡皮条和用两绳套拉橡皮条结点O的位置相同，不同次实验结点O的位置可以不同．C正确：为减小摩擦和误差，施力方向沿测力计轴线，读数时视线正对测力计刻度．D错误：合力可以比分力大，也可以比分力小． (2)为了提高实验精度，测力计读数应尽可能大一些，标注细线方向的两点离结点应尽可能远一些，标度应尽可能小一些． 答案　(1)BC　(2)B (二)对实验数据处理、误差分析的考查 3．(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F1＝4.2 N和F2＝5.6 N． (ⅰ)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，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合； (ⅱ)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． 解析　 (1)由题给测力计示数可知，读数为4.0 N. (2)作图，F2长度为28 mm，F1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4.0 N，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