2023年高中物理学业水平考试必备考点08：实验3：验证力的平行四边形定责（全国通用原卷版）

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2023年高中物理学业水平考试必备考点归纳与测试实验03：验证力的平行四边形定责一、实验原理1.等效法：一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，所以一个力F′就是这两个力F1和F2的合力，作出力F′的图示，如图所示．2.平行四边形定则：根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示．3.验证：比较F和F′的大小和方向，若在误差允许的范围内相等，则验证了力的平行四边形定则．二、实验器材木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计(2只)、三角板、刻度尺等．三、实验步骤1.用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上，如图所示．2.用两个弹簧测力计分别钩住两个绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一点O.3.用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数F1、F2，利用刻度尺和三角板作平行四边形，画出对角线所代表的力F.4.只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面实验中的相同位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳的方向，以同样的标度作出F′的图示．5.比较F和F′，观察它们在实验误差允许的范围内是否相等．四、数据处理1.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示．2.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出拉力F′的图示．3.比较F与F′是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则．五、注意事项1.学科网（北京）股份有限公司

1弹簧相同：使用弹簧测力计前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要设法调整指针，使之指在零刻度处，再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起，向相反方向拉，两个示数相同方可使用．2.位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同．3.角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°～120°之间为宜．4.尽量减少误差：在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些；细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．5.统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些．真题测试一、单选题1．（2021·湖南·高二学业考试）在“探究求合力的方法”实验中，如图甲所示，轻质小圆环挂在橡皮条的下端，橡皮条的长度为GE。用细线连接弹簧测力计和小圆环，按图乙与图丙进行实验。下列说法正确的是（　　）A．在图乙的测量中，拉力F1和F2之间的夹角越大越好B．在图乙的测量中，只需记录F1和F2的大小C．在图乙和图丙两次测量中，O与O'必须在同一位置D．在图乙的测量中，需要记录细线的长度2．（2022·江苏·新沂市教师发展中心高二学业考试）在探究两个互成角度的力的合成规律的实验中，将橡皮条的一端固定于A点，图甲表示在两个弹簧测力计的共同作用下将橡皮条的结点拉长到O点，图乙表示准备用一个弹簧测力计拉橡皮条，关于这个实验，下列说法正确的是（    ）A．在甲中，两个弹簧测力计的夹角越大越好学科网（北京）股份有限公司

2B．在甲中，仅需要记录两个弹簧测力计的示数C．在乙中，仍需将橡皮条的结点拉到O点，使两次实验中橡皮条的形变效果一样D．作分力和合力的图示时，分力和合力所选的标度可以不同3．（2022·江苏·高二学业考试）如图所示，在“探究求合力的方法”的实验中，要求用一个弹簧测力计拉橡皮条与同时用两个弹簧测力计拉橡皮条的“作用效果相同”。为满足此要求，实验中应保证（　　）A．橡皮条被拉伸的方向相同B．橡皮条被拉伸的长度相同C．两次将结点O拉至同一位置D．测力计1和测力计2的读数之和等于测力计3的读数二、实验题4．（2022·广西·高二学业考试）“验证力的平行四边形定则”的实验装置如图甲所示。先用两个弹簧测力计将橡皮条下端拉至O点：再用一个弹簧测力计将橡皮条下端拉至O点。每次操作均记录相关数据，并据此在白纸上作图，如图丙所示。（1）图乙是测量时某测力计的示数图，读数为_______N（保留一位小数）（2）图丙中F、两个力，其中_______是根据平行四边形定则作出，_______是由测力计直接读出；（3）本实验采用的方法是_______（选填“理想实验法”“等效替代法”）。5．（2022·湖南·高二学业考试）在“探究求合力的方法”的实验中，采用的科学方法是________，如图所示，合力的理论值是________（填“F”或“”）。学科网（北京）股份有限公司

36．（2022·湖南娄底·高二学业考试）“探究力的合成的平行四边形定则”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，F为用平行四边形定则做出的合力，是用一个弹簧秤等效拉橡皮筋时的拉力。（1）本实验采用的科学方法是______（填字母序号）。A．理想实验法                                B．控制变量法C．等效替代法                                D．建立物理模型法（2）图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是______。7．（2020·内蒙古·高二学业考试）做“验证力的平行四边形定则”的实验时，某同学的实验结果如图所示，其中A为固定橡皮条的图钉位置，O为橡皮条与细绳结点的位置。（1）图中___________是力与合力的理论值（填“F”或“”）；（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（3）关于本实验的操作步骤中，下列说法中正确的是___________。A．用两只弹簧测力计拉橡皮条时，两细绳之间的夹角必须为，以便求出合力的大小B．用两只弹簧测力计拉橡皮条时，结点的位置必须与用一只弹簧测力计拉橡皮条时结点的位置重合C．若用两只弹簧测力计拉橡皮条时合力的图示F与用一只弹簧测力计拉橡皮条时拉力的图示不完全重合，说明力的平行四边形定则不是普遍成立的D．每次用弹簧测力计拉橡皮条时，只记录力的大小不记录力的方向8．（2022·上海师大附中高三学业考试）某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。学科网（北京）股份有限公司

4（1）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________。（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（3）实验时，主要的步骤是：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，细绳的另一端系着绳套；C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O，记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，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。上述步骤中，有重要遗漏的步骤的序号是________和________；改正办法分别是_________和_________。9．（2021·福建·高二学业考试）如图是“验证平行四边形定则”的实验装置（1）把橡皮筋一端用图钉固定于P点，另一端用两根细线打一个结点，用两只弹簧测力计分别通过细线将结点拿到适当位置，并在白纸上记录结点位置O和F1、F2的大小合方向，此时______（填“A”或“B”）再测出两个拉力之间的夹角；A需要    B不需要（2）某同学为了减小实验误差，用手把细线结点按在水平木板上再读数，这样操作是______（填“A”或“B”）；A正确的    B错误的（3）实验中必须用______（填“A”或“B”）准确画出F1、F2，并以表示F1、F2大小的线段为邻边作平行四边形，求出合力。A力的图示法    B力的示意图学科网（北京）股份有限公司

510．（2021·重庆·高二学业考试）某同学利用如图所示实验器材验证“力的平行四边形定则”。在倾斜桌面上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑的滑轮，其中，滑轮固定在桌子边，滑轮、可沿桌边移动。将三根轻绳结在同一点O，每根绳子另一端系一个砂桶，当系统达到平衡时，称出每个砂桶及砂的总质量可得出三根绳子的拉力、和，回答下列问题：（1）系统平衡后，固定滑轮、的位置，只改变桌面的倾斜角度，O点位置________（填“会”或“不会”）移动；（2）在拆下砂桶和绳子前，必要的一个步骤是_________；A．标记结点O的位置，并记录三段绳子的方向B．量出三段绳子的长度C．用量角器量出与两段绳子之间的夹角（3）系统平衡后，固定滑轮的位置，增加挂着的砂桶中砂的质量，同时改变挂着的砂桶中砂的质量并将_______（填“逆时针”或“顺时针”）移动，可使结点O位置不动。11．（2021·江苏·阜宁实验高中高二学业考试）在“探究求合力的方法”实验中，把橡皮筋一端固定于P点，另一端（自由端）通过细绳连接两只弹簧测力计，并将该端拉至O点，如图甲所示，此时弹簧测力计a的示数如图乙所示。（1）由图乙可知，弹簧测力计a的拉力F1的大小为________N。学科网（北京）股份有限公司

6（2）实验记录纸如图丙所示，虚线为F1的作用线，实线为弹簧测力计b的拉力F2的图示。根据图中给出的标度，用作图法求得合力F＝________N。12．（2021·江苏·高二学业考试）在“探究求合力的方法”实验中，橡皮条一端固定于A点。同时使用两个弹簧测力计通过细绳套将橡皮条的另一端拉至点，其中一只弹簧测力计的示数如图所示，则其示数为__________；当换用一个弹簧测力计去拉时，__________（选填“需要”或“不需要”）将橡皮条的另一端拉至点。13．（2021·北京·高二学业考试）某同学做《共点的两个力的合成》实验，作出如图所示的图像，其中A为固定橡皮条的固定点，O为橡皮条与细绳的结点。（1）图中、合力的理论值和实验值中，一定与共线的是______（用图中字母表示）；（2）实验时以下操作正确的是______A．、间的夹角应当尽可能大些B．、的大小应当尽可能大些C．单独拉一个绳套和同时拉两个绳套时，应保证结点的位置相同D．绳套的长度应当适当长些14．（2022·江苏·高三学业考试）用等效替代法验证力的平行四边形定则的实验情况如下图甲所示，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，图乙是白纸上根据实验结果画出的图。学科网（北京）股份有限公司

7（1）实验所用的一只弹簧测力计如题丁图所示，在用它测力前应对它进行的操作是______。（2）由图乙可知，弹簧测力计a的拉力F1的大小为________N。（3）本实验中“等效代替”的含义是________。A．橡皮筋可以用细绳替代B．左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果C．右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果D．两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代（4）图乙中的F与F′两力中，________与橡皮筋在同一条直线上。（5）完成该实验的下列措施中，不能减小实验误差的是________。A．作图要用细芯铅笔，图的比例要尽量大些，要用严格的几何作图法作出平行四边形，图旁要画出表示力的比例线段，且注明每个力的大小和方向  B．拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行C．拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些D．使拉力F1和F2的夹角很大15．（2022·河北·高三学业考试）某实验小组用一个弹簧测力计和一个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，橡皮筋的一端固定在量角器的圆心O的正上方A处，另一端系上绳套1和绳套2。主要实验步骤如下：Ⅰ.弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋与绳套的结点到达O处，记下弹簧测力计的示数F；Ⅱ.弹簧测力计挂在绳套1上，沿水平方向缓慢拉橡皮筋，同时用手拉着绳套2沿120°方向缓慢拉橡皮筋。使橡皮筋与绳套的结点到达O处，记下弹簧测力计的示数F1；Ⅲ.根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力大小F1′＝_______F；Ⅳ.比较_______，若在误差允许的范围内相同，即可初步验证力的平行四边形定则；Ⅴ.只改变绳套2的方向，重复上述实验步骤；若将绳套1由0°方向缓慢转动到60°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与绳套的结点在O处不动，保持绳套1和绳套2的夹角120°不变。关于绳套1的拉力大小的变化，下列结论正确的是________（填选项前的序号）。A．逐渐增大B．先增大后减小C．逐渐减小学科网（北京）股份有限公司

8D．先减小后增大学科网（北京）股份有限公司