四、验证力的平行四边形定则 训练-2024届高考物理一轮复习力学实验

四、验证力的平行四边形定则——2024届一轮复习高考物理力学实验训练 1.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）的纸贴在水平桌面上，如图甲所示.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.测力计的示数如图乙所示，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甲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和. （i）用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图甲中画出力的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力； （ii）的大小为______N，与拉力F的夹角的正切值为______. 若与拉力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. 2.“探究求合力的方法”的实验装置如图所示，在该实验中， ①下列说法正确的是________（单选）； A.拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同 B.在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点 C.测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦 D.测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板 ②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要________（选填“2”、“3”或“4”）次把橡皮条结点拉到O点。 3.某实验小组用弹簧测力计和量角器等器材验证力的平行四边形定则，设计了如图所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角器的直边水平，橡皮筋的一端固定于量角器的圆心的正上方A处，另一端系绳套1和绳套2.主要实验步骤如下： ①弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O处，记下弹簧测力计的示数F； ②弹簧测力计挂在绳套1上，用手拉着绳套2，缓慢拉橡皮筋，_______，此时绳套1沿30°方向，绳套2沿120°方向，记下弹簧测力计的示数； ③根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力_______； ④比较_______，即可初步验证； ⑤只改变绳套2的方向，重复上述实验步骤. （1）完成实验步骤. （2）将绳套1由30°方向缓慢转动到90°方向，同时绳套2由120°方向缓慢转动到180°方向，此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动，保持绳套1和绳套2的夹角90°不变.关于绳套1的拉力和绳套2的拉力大小的变化，正确的是_______. A.逐渐增大 B.先增大后减小 C.逐渐减小 D.先减小后增大 4.用如下的器材和方法可以验证“力的平行四边形定则”，在圆形桌子上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑的定滑轮，其中滑轮，固定在桌子边，滑轮可沿桌边移动。 （1）第一次实验的步骤如下： ①在三根轻绳下挂上一定数量的钩码，并使结点O静止； ②在白纸上描下_______和三根轻绳的方向，记录钩码的个数，以O点为起点，作出三个拉力的图示； ③以绕过的轻绳的两个力为邻边作平行四边形，作出以O点为起点的平行四边形的对角线，量出对角线的长度； ④检验对角线的长度和绕过的轻绳的拉力的图示的长度是否一样，方向是否在一条直线上. （2）这次实验中，若一根轻绳挂的钩码质量为，另一根轻绳挂的钩码质量为，则第三根轻绳挂的钩码质量一定大于_______且小于_______. （3）第二次实验时，改变滑轮的位置和相应绳上钩码的数量，使结点平衡，轻绳的结点_______（填“必须”或“不必”）与第一次实验中白纸上描下的O点重合.实验中，若桌面不水平_______（填“会”或“不会”）影响实验的结论. 5.在“探究求合力的方法”实验中，实验器材有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一只弹簧测力计. （1）为了完成实验，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 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 伸长量 0.74 1.80 2.80 3.72 4.60 5.58 6.42 根据表中数据作出的图像如图甲所示，由图像求得该弹簧的劲度系数________N/m.（结果保留两位有效数字） （2）某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图乙所示，其读数为______N；同时利用（1）中结果获得弹簧的弹力大小为250 N，请在图丙中画出这两个共点力的合力的图示. （3）由合力的图示得到________N.（结果保留两位有效数字） 6.在验证力的平行四边形定则实验中，实验装置如图（a）所示。 （1）将橡皮条的一端固定在水平木板上的A点，另一端系上两根细绳