高一物理期末复习实验专题03
验证力的平行四边形法则
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、实验题
1．在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和弹簧秤。
(1)在实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套。实验中需用两个弹簧秤分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条。某同学认为在此过程中必须注意以下几项：
A．两根细绳必须等长。
B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上。
C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行。
其中正确的是 。（填入相应的字母）
(2)若在实验中，把木板竖直放置，同时用细绳OA跨过钉在木板上的光滑的钉子C，下端挂重力已知的钩码，细绳OB用一个弹簧秤钩住，如图所示，可以通过改变钩码的个数和弹簧秤的拉力调整橡皮筋与两细绳的结点O的位置。图中OC与橡皮筋延长线的夹角为，细绳OB与橡皮筋延长线的夹角为β，且，下列操作正确的是 。
A．增加钩码个数后，为使结点位置不变，应减小β，同时减小弹簧秤的拉力
B．增加钩码个数后，为使结点位置不变，应增大β，同时增大弹簧秤的拉力
C．保持钩码个数不变，将钉子C向左移动一些，为使结点位置不变，应减小β，同时增大弹簧秤的拉力。
D．保持钩码个数不变，将钉子C向左移动一些，为使结点位置不变，应增大β，同时增大弹簧秤的拉力。
2．在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮条、细绳套和弹簧测力计。
（1）下列是某同学在做该实验时的想法，其中正确的是 ；
A．拉橡皮条的细线稍微长一些，以便更准确的测量拉力方向
B．拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行
C．当把结点拉到达某一设定位置O点时，拉力F1和F2的夹角越大越好
D．在每组实验中O点位置可以改变
（2）某次实验中，弹簧测力计C的指针位置如图甲所示，其示数为 N。
（3）图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是 （填“F”或“F′”）。
（4）图丙是某次实验记录的部分信息，其中合力F=8N，分力F2方向确定、与合力F夹角为θ=30°，则另一分力F1的最小值是 N。
3．在“探究求合力的方法”的实验情况如图甲所示,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳套的两根细绳；先后两次拉伸橡皮条,一次是用两个弹簧测力计通过两细绳互成角度地拉橡皮条,另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．
(1)本实验采用的科学方法是
A．理想实验法 等效替代法
C．控制变量法 建立物理模型法
(2)实验操作中,下列说法正确的是 ．
A．弹簧测力计、细绳、橡皮条都应贴近木板且与木板平行
B．拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些
C．拉力和的夹角越大越好
D．先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一个弹簧测力计拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到O点
(3)图乙中的F与两力中,方向一定沿AO方向的是 ．
4．在“验证力的平行四边形定则”的实验中。
(1)某同学第一步用一个弹簧测力计钩住细绳套拉橡皮条，使结点到达某一位置O；第二步用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套互成角度地拉橡皮条，使结点到达同一位置O。第二步中必须记录的是( )
A．两细绳的长度和两细绳的方向
B．橡皮条伸长的长度和两细绳的方向
C．两弹簧测力计的读数和橡皮条伸长的长度
D．两细绳套的方向和两弹簧测力计的读数
(2)如图所示是甲、乙两位同学在做本实验时得到的结果，其中F是用作图法得到的合力，F′是通过实验验证测得的合力，则符合实验事实的实验结果是 （填“甲”或“乙”）。
5．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学按照如下步骤进行操作：
a.在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；
b.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳形成结点，细绳的另一端系着绳套；
c.如图1，用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使结点到达某一位置O，记录结点位置和两个弹簧测力计的示数、两根细绳的方向；
d.按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边作平行四边形，画出它们所夹的对角线F；
e.只用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条，把橡皮条的结点拉到同一位置O，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向；并按同一标度作出这个力F′的图示；
f.比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。
（1）本实验中步骤c和e两次拉橡皮条的过程，主要体现了下列哪种科学方 。
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法
（2）下列操作有利于减小实验误差的是 （填字母代号）。
A．实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的测力计
B．拴在橡皮条上的两条细绳必须等长，并且要尽量长一些
C．弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行
D．用两弹簧测力计同时拉橡皮条时，两测力计之间夹角应取90°，以便于用勾股定理算出合力大小
E.在记录力的方向时，标记同一细绳方向的两点要远些
（3）图2是该同学在白纸上根据实验数据用同一标度画出的图示，如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是 。
6．在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，先用一个弹簧秤拉橡皮条的另一端到某一点并记下该点的位置；再将橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条。
（1）某同学认为在此过程中必须注意以下几项：
A．两根细绳必须等长
B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
D．在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等
E．在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置
其中正确的是 ；（填入相应的字母）
（2）在“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
①图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向是 。
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．建立物理模型法
7．“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
（1）图乙中的 是力F1和F2的合力的实际测量值；
（2）本实验采用的科学方法是：
A．理想实验法 B．控制变量 C．等效替代法 D．建立物理模型法
8．小陈同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。其中A为固定橡皮条的图钉，P为橡皮条与细绳的结点，实验中，第一次用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，第二次用一个弹簧测力计拉橡皮条。
（1）小陈根据某次实验记录数据，正确做出力的图示，A、B两幅图中 （选填“A”或“B”）是小陈同学实验后画出的；
（2）下列措施可以减小实验误差的是 ；
A．两个分力F1、F2的方向要垂直
B．两根细绳必须等长
C．用两个弹簧测力计拉橡皮条时，弹簧测力计尽量与木板平行
D．拉橡皮条的细绳要适当长些，标记同一细绳方向的两点要适当远些
（3）从图中可读得弹簧测力计B的示数为 N。
9．完成以下“验证平行四边形定则”实验的几个主要步骤：
（1）如图甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点位置和 。
（2）如图乙，用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到 ，记下细绳套的方向（如图丙中的，读得弹簧测力计的示数 。
（3）如图丙，按选定的标度作出了、的图示，请在图丙中：
．按同样的标度作出力的图示；
．按力的平行定则作出、的合力 。
10．做“验证力的平行四边形定则”实验，在圆形透明桌面上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑的滑轮，如图所示，其中滑轮固定在桌子边，滑轮、可沿桌边移动，第一次实验中，步骤如下：
A．在三根轻绳下挂上一定数量的钩码，并使结点静止；
B．在白纸上描下点的位置和三根绳子的方向，以点为起点，作出三个拉力的图示；
C．以绕过、绳的两个拉力为邻边作平行四边形，作出以点为起点的平行四边形的对角线，量出对角线的长度；
D．检验对角线的长度和绕过绳拉力的图示的长度是否一样，方向是否在一条直线上。
(1)这次实验中，若一根绳挂的钩码质量为，另一根绳挂的钩码质量为，则第三根绳挂的钩码质量大小的范围是 （用含、的不等式表示）；
(2)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，绳的结点 （填“必须”或“不必”）与第一次实验中白纸上描下的点重合；
(3)实验中，若桌面不水平， （选填“会”或“不会”）影响实验的结论；绳与滑轮的摩擦对实验结果 （选填“有”或“没有”）影响。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1． C BC
【详解】(1)[1]A．两根细绳尽量长一些，但不一定必须等长，选项A错误；
B．橡皮条不一定与两绳夹角的平分线在同一直线上，选项B错误；
C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行，选项C正确。
故选C。
(2)[2]当两力的夹角大于90°，且两力的合力不变，控制一个力的方向不变，增大力的大小时，则另一个力的大小增大，β也增大，如图所示，故A错误、B正确；
当两力的夹角大于90°，且两力的合力不变，控制一个力的大小不变增大α时，则另一个力的大小增大，β减小．如图所示，故C正确、D错误；
故选BC。
2． AB/BA 2.10 F′ 4
【详解】（1）[1]A．拉橡皮条的细绳长一些，以便记忆力的方向，实验效果较好，故A正确；
B．拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行，故B正确；
C．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力大小以及拉力F1和F2的夹角大小要适当，并非越大越好，故C错误；
D．在实验中O点位置不能变，以保持等效性，故D错误。
故选AB。
（2）[2]根据弹簧秤的读数原则，最小分度值为0.1N，向下估读一位，弹簧秤上的示数为2.10N。
（3）[3]图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是F′，因为F′是一个弹簧秤作用时的拉力。
（4）[4]当F1与F2垂直时，F1最小，如图
根据几何关系可得
3． B AB
【详解】(1)[1]该实验要求两次拉橡皮筋时,要使橡皮筋产生的形变相同,即拉到同一位置,所以本实验采用的科学方法是等效替代法，故ACD项错误，B项正确；
(2)[2]A．测量力的实验要求尽量准确,为了减小实验中因摩擦造成的误差,操作中要求弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行,故A项正确；
B．为了更加准确的记录力的方向,拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些,故B项正确；
C．拉力和的夹角不是越大越好,适当大一些即行，故C项错误；
D．实验中,弹簧的读数大小适当,便于做平行四边形即可,不能开始时即达到最大量程，故D项错误．
(3)[3]图乙中的F与中,F是由平行四边形得出的,而是有一个弹簧秤拉时得到的,其方向一定与橡皮筋的方向相同,一定与AO共线的是．
4． D 甲
【详解】(1)[1]根据实验原理和实验目的可知，该实验目的是“验证力的平行四边形定则”，因此需要知道两个分力的大小和方向，由此可以做平行四边形，从而求出合力的理论值，该实验采用的是“等效替换”，因此需要记录两细绳的方向和两弹簧测力计的读数，故D正确，ABC错误；
故选D；
(2)[2]F1、F2合力的理论值是指通过平行四边形定则求出的合力值，而其实验值是指一个弹簧拉橡皮条时所测得的数值，一定沿AO方向，由此可知F是F1、F2合力的理论值，F′是合力的实验值，由于误差的存在，作图法得到的合力与实验值有一定的差别，故甲更符合实验结果。
5． B ACE F′
【详解】（1）[1] 本实验中步骤c和e两次拉橡皮条的过程，都是把橡皮条的节点拉到同一位置，即两次效果相同，则体现的科学方法是等效替代法，故ACD错误，B正确。
（2）[2] A．实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的测力计，可减小实验误差，故A正确；
B．拴在橡皮条上的两条细绳不一定必须等长，但是尽量长一些较好，有利于减小在确定力的方向时的误差，故B错误；
C．弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行，故C正确；
D．用两弹簧测力计同时拉橡皮条时，两测力计之间夹角取值合适即可，不用取特殊值，故D错误；
E．在记录力的方向时，标记同一细绳方向的两点要远些，有利于减小在确定力的方向时的误差，故E正确。
故选ACE。
（3）[3]F是通过作图的方法得到合力的理论值，而F′是通过一个弹簧测力计沿AO方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到O点，使得一个弹簧测力计的拉力与两个弹簧测力计的拉力效果相同，测量出的合力。故方向一定沿AO方向的是F′。
6． CE/EC B
【详解】（1）[1]A. 细线的作用是能显示出力的方向，所以不需要等长，故A错误；
B．两细线拉橡皮条时，只要确保拉到同一点即可，不一定橡皮条要在两细线的夹角平分线上，故B错误；
C．在使用弹簧秤时要注意弹簧秤与木板平面平行，故C正确；
D．两弹簧秤示数不需要等大，只要便于作出平行四边形即可，故D错误；
E．在该实验中要求每次拉橡皮筋时要使橡皮筋形变的长度和方向都相同，即结点O的要在同一位置，这样两次的效果才等效，才符合“等效替代”法，故E正确。
故选CE。
（2）[2]F是通过作图方法得到合力的理论值，而 是通过一个弹簧秤沿AO方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到O点，使得一个弹簧秤的拉力与两个弹簧秤的拉力效果相同，测量出的合力，故方向一定沿AO方向的是，由于误差存在F和方向并不重合；
[3]合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的是等效替代法，故B正确，ACD错误。
故选B。
7． F' C
【详解】（1）[1]图乙中的F与F′中，F是由平行四边形得出的，而F′是通过实验方法得出的，其方向一定与橡皮筋的方向相同，F′是力F1和F2的合力的实际测量值；
（2）[2]本实验中两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同，采用的科学方法是等效替代法，故选C。
8． A CD 3.8
【详解】（1）[1]实际合力F'肯定沿AO方向，理论合力是根据平行四边形作出来的，不一定沿AO方向，所以A图是小陈同学实验后画出的；
（2）[2] A．两个分力的方向夹角适当大一些但不需要垂直，故A错误；
B．通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条时，并非要求两细绳等长，故B错误；
C．为了减小实验中因摩擦造成的误差，操作中要求弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行，故C正确；
D．为了更加准确地记录力的方向，拉橡皮条的细绳要长些，标记同细绳方向的两点要远些，故D正确。
故选CD。
（3）[3]由图可知弹簧秤的最小分度值为0.2N，所以弹簧秤的读数为3.8N。
9． 两测力计的示数、以及两细绳套的方向 同一位置 4.0N 见解析
【详解】(1)[1]如图甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点位置和两测力计的示数、以及两细绳套的方向。
(2)[2][3]如图乙，用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到同一位置，记下细绳套的方向，由图示弹簧测力计可读得弹簧测力计的示数；
(3)[4]根据力的平行四边形定则，作出、的合力，如图所示
10． 不必 不会 有
【详解】(1)[1]若一根绳挂的钩码质量为m，另一根绳挂的钩码质量为2m，则两绳子的拉力分别为mg、2mg，两绳子的拉力的合力F的范围是
2mg-mg≤F≤mg＋2mg
即
mg≤F≤3mg
三力的合力为零，则第三根绳挂的钩码质量在m~3m之间，即第三根绳挂的钩码质量
(2)[2]本实验不是先用一根绳拉结点，然后用两根绳去拉结点，使一根绳拉的作用效果与两根绳拉的作用效果相同，而是三根绳都直接拉O点，所以O点的位置可以改变；
(3)[3][4]若桌面不水平，绳子的拉力仍等于下挂砝码的重力，不会影响实验的结论；若某一滑轮与绳间存在较大摩擦力，则绳的拉力不再等于钩码重力，对实验结论会有影响。
