高考全国卷1验证力的平行四边形定则有详细答案(2)

少，误差小，C正确；实验前调节弹簧测力计，使得两个读数标准相同，这样画出的平行四边形才准确，可以减小误差，D正确．

答案：(1)afdbec (2)BCD

数据处理和误差分析

(2014·高考江苏卷)小明通过实验验证力的平行四边形定则． (1)实验记录纸如图甲所示，O 点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力 F1和 F2 的方向分别过 P1 和 P2 点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力 F3 的方向过 P3 点. 三个力的大小分别为：F1＝3.30 N、F2＝3.85 N和 F3＝4.25 N. 请根据图中给出的标度作图求出 F1和F2的合力．

(2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果．他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度， 发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响．

实验装置如图乙所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于 O 点，下端 N 挂一重物. 用与白纸平行的水平力缓慢地移动 N，在白纸上记录下N 的轨迹. 重复上述过程，再次记录下 N 的轨迹．

两次实验记录的轨迹如图丙所示. 过 O 点作一条直线与轨迹交于 a、b 两点， 则实验中橡皮筋分别被拉伸到 a 和 b 时所受拉力 Fa、Fb 的大小关系为________．

(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有哪些？________. (填写选项前的字母) A．橡皮筋的长度与受到的拉力成正比

B．两次受到的拉力相同时，橡皮筋第 2 次的长度较长

C．两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第 2 次受到的拉力较大

D．两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大

(4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项．________________________________________________________________________

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ [解析] (1)用直尺作出如图所示的力的示意图，得到F合＝4.6～4.9 N都算对．

(2)根据力的平衡F＝mgtan θ，所以Fa＝Fb，θ为橡皮筋被拉伸的方向与竖直方向的夹角． (3)选B、D.根据题图，两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长，B项正确；根据题图，两次被拉伸到相同长度时，即Oa＝Ob′，根据F＝mgtan θ，橡皮筋第2次受到的拉力较小，C项错误；从题图可以看出，两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大，D正确，A错误．

(4)橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋．(或拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的弹簧)

[答案] (1)见解析图 (2)Fa＝Fb (3)BD

(4)橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋(或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的弹簧)

3．在“验证力的平行四边形定则”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤．

(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如表：

弹力F/N 伸长量 x/×102 m －0.50 0.74 1.00 1.80 1.50 2.80 2.00 3.72 2.50 4.60 3.00 5.58 3.50 6.42 用作图法求得该弹簧的劲度系数k＝________ N/m.

(2)某次实验中，弹簧秤的指针位置如图所示，其读数为________N；同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N，请画出这两个共点力的合力F合．

(3)由图得到F合＝________N.

解析：(1)根据表格数据描点，然后连成一条过原点的直线，如图所示，直线的斜率等于3.5

弹簧的劲度系数，k＝2 N/m＝55 N/m； －6.42×10

(2)读出弹簧秤的读数为2.10 N(保留三位有效数字)；以O为顶点，画出两弹簧的绳套方向就是两拉力方向，再确定并画好力的标度，画出两拉力的图示，以两拉力为邻边作出平行四边形，画出平行四边形的对角线，即合力F合；

(3)用刻度尺量出合力的长度，根据确定的标度算出合力的大小．

答案：(1)53(±2) (2)2.10 作图见解析(图略)

(3)3.3(±0.2) 4．李明同学在做“验证力的平行四边形定则”实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两个弹簧测力计拉力的大小，如图甲所示．

(1)试在图甲中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示，并用F表示此力． (2)有关此实验，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．若只增大某一个弹簧测力计的拉力的大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需要调整另一个弹簧测力计的拉力的大小即可

(3)图乙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′是用一个弹簧测力计拉时的图

示)________________________________________________________________________

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

解析：(1)用平行四边形定则作图，即以F1、F2为两邻边作平行四边形，对角线就表示合力F.(标上箭头表明方向)

(2)两分力可以同时大于合力，故A正确；结合受三个力作用处于平衡状态，其中两弹簧测力计的拉力的合力与第三个力——橡皮筋的拉力等大反向，是一对平衡力，所以橡皮筋的拉力不是合力，故B错；只有保证结点在同一位置才能说明作用效果相同，故C对；若两个分力的大小变化而方向都不变，则合力必定变化，故D错．

(3)作图法得到的F必为平行四边形的对角线，单个弹簧测力计的拉力F′一定与橡皮筋共线，故张华的实验比较符合实验事实．

答案：(1)如图所示

(2)AC (3)张华做实验时得到的结果符合实验事实 力合成的平行四边形定则 扫一扫 进入www.91daoxue.com精品微课

以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现拓展性、开放性、探究性等特点．

命题视角1：考查对实验原理的理解、实验方法的迁移 命题视角2：实验器材的改进

(1)用橡皮筋――→弹簧秤

三个相同的橡皮筋，可将三个橡皮筋系于一点，互成角度地将它们拉长，记下各自的拉力方向，伸长后的长度，并测出原长，根据伸长量确定三个拉力的大小关系，再结合力的图示作图验证平行四边形定则．

(2)使用力传感器——用力传感器确定各力的大小，同时确定细绳中拉力的方向，再结合力的图示作图验证平行四边形定则．

(3)钩码――→弹簧秤

范例 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．

替代

替代

(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________． ．．．

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)弹簧测力计的最小刻度为0.2 N，所以A的读数为3.6 N.

(2)根据三力平衡的特点可知，弹簧测力计A、B的拉力的合力与重物M的重力等值反向，故A项是必要的．弹簧测力计的零点误差影响各拉力的测量值，所以使用前需校零，B项是必要的．只有拉线方向与木板平面平行，才能保证所研究的各力在同一平面内，C项也是必要的．实验中只需测出两拉力的大小和方向以及重物的重力即可验证平行四边形定则，而测力计A的拉力不同时O点的位置就不同，故没必要使O点静止在同一位置，答案为D.

(3)弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，说明拉弹簧测力计A的力大了，可行的解决方法有：①改变弹簧测力计B拉力的大小或方向；②减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计)．

[答案] (1)3.6 (2)D (3)见解析

[点评] 本实验利用了三力平衡的特点来验证力的平行四边形定则，实验时没有必要每次都使O点静止在同一位置，只要整个装置处于稳定状态即可，使操作更方便．

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