第2章 实验3 验证力的平行四边形定则(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(老高考)人教版

　验证力的平行四边形定则 教材原型实验　 1．(2023·四川成都树德中学模拟)“探究两个互成角度的力的合成规律”实验如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB与OC为细绳。图乙显示的是在白纸上根据实验结果画出的图。 甲　　　　　　　乙 (1)图乙中一定沿着AO方向的是________(选填F或F′)； (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．物理模型法 (3)下列说法中正确的是________； A．两个分力的值稍大一些较好，便于减小作图误差 B．两个分力的夹角越大越好，同时在实验中应注意弹簧测力计与细线应始终平行纸板但不与纸面接触 C．两分力的夹角应取90°，便于之后运算中采用勾股定理以验证平行四边形定则 D．在同一实验中，两次实验操作O点的位置不能变动 (4)在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，能否验证力的平行四边形法则？答________(选填“能”、“不能”)。 [解析]　(1)F是通过平行四边形定则作图得出的值，为理论值；而F′是通过一个弹簧称沿AO方向拉橡皮筋，使橡皮筋伸长到O点，使得一个弹簧称的拉力与两个弹簧称的拉力效果相同而测量出的合力，是力F1和F2的合力的实际测量值，其方向一定沿着AO方向。 (2)该实验中两次要求橡皮筋弹性形变效果相同，所以实验采用了等效替代的方法，故A、C、D错误，B正确。故选B。 (3)两个分力的值稍大一些较好，便于减小作图误差，故A正确；两个分力的夹角应适当，过大、过小都不利于实验操作，故B、C错误；为使合力与两个分力同时作用效果相同，两次实验操作O点的位置不能变动，故D正确。故选AD。 (4)如果将细绳也换成橡皮筋，实验时AO橡皮筋拉力的大小和方向都不发生变化，前后效果相同，依旧能验证平行四边形法则。 [答案]　(1)F′　(2)B　(3)AD　(4)能 2．(2023·四川成都七中模拟)甲、乙两同学为了验证力的平行四边形定则，各自根据不同的实验器材采用了不同的方法。 (1)甲同学按教材提供的方法：把橡皮筋的一端固定在木板上的A点，另一端通过细绳连接弹簧测力计(O为橡皮条与细绳结点在伸长时到达的固定点，所用弹簧测力计的量程为0～5 N)，如图甲所示。 甲　　　　　　　乙　　　　　丙 ①若图乙是该同学用两个弹簧测力计在三不同角度的情况下，把结点拉到某一确定点O点时，两弹簧测力计的拉力示意图(F1和F2分别表示B、C弹簧测力计的拉力)，三次操作中各力和夹角如下，那么这三次操作中不合适的是________(填“a”“b”或“c”)，其原因是________________。 (a)中的F1和F2的方向互相垂直，F1＝2.8 N、F2＝3.5 N； (b)中的F1和F2方向间的夹角约为30°，F1＝F2＝4.0 N； (c)中的F1和F2方向间的夹角约为120°，F1＝F2＝4.0 N。 ②图丙是根据没有操作失误的实验结果画出的图，则图中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________。 (2)乙同学根据如图所示的实验装置，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，手持另一端水平向左拉，使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计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(所用弹簧测力计的量程也均为0～5 N)。 ①在实验操作过程中，改变拉力，重复多次实验时，要求O点________(选填“一定”或“不一定”)静止在同一位置。 ②在某次实验中，若该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，为了解决这一问题，在不换用弹簧测力计的前提下，以下办法可行的是________。 A．减小M的质量 B．弹簧测力计A、B互换位置 C．减小OA与竖直方向之间的夹角 D．保证O点位置不动，同时将弹簧测力计B缓慢沿顺时针方向转过某一夹角 [解析]　(1)①图a中F1和F2的合力大小为 F＝≈4.48 N<5 N F1、F2的合力未超出弹簧测力计的量程，此次操作合适； 图b中F1和F2的合力大小为 F＝2F1cos 30°＝4 N>5 N F1、F2的合力已超出弹簧测力计的量程，此次操作不合适； 图c中F1和F2的合力大小为 F＝2F1cos 60°＝4 N<5 N F1、F2的合力未超出弹簧测力计的量程，此次操作合适。 ②题图丙中F是通过平行四边形定则得到两个弹簧测力计拉力合力的理论值，而F′是通过一个弹簧测力计沿AO方向拉橡皮条的力，所以一定沿AO方向的是F′。 (2)①此实验中，MO段拉线对结点O的拉力始终不变，所以O点不一定静止在同一位置。 ②设OA与竖直方向的夹角为θ，则根据平衡条件有FOAcos θ＝Mg 为使弹簧测力计不超过量程，即减小