2020-2021年高三物理考点专项突破：验证平行四边形定则

2020-2021年高三物理考点专项突破：验证平行四边形定则

2020-2021 年高三物理考点专项突破：验证平行四边形定则 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）的纸贴在桌面上，如图（a）所示。将橡皮筋的一端 Q 固定在 y 轴上的 B 点（位于图示部分除外）， 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（b）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（a）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 F1=4.2 N 和 F2=5.6 N。 （i）用 5 mm 长度的线段表示 1 N 的力，以 O 点为作用点，在图（a）中画出力 F1、F2 的图示，然后 按平形四边形定则画出它们的合力 F 合； （ii）F 合的大小为 N，F 合与拉力 F 的夹角的正切值为 。 若 F 合与拉力 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。 【答案】：（1）4.0（2）（Ⅰ）F1、F2 和 F 合如图所示（Ⅱ）4.0 0.05 【解析】：（1）由图 b 可知每大格之间有 5 个小格弹簧测力计的最小分度为 0.2N，则读数为 4.0N。 （2）根据比例用圆规作图，结合平行四边形定则 作出图如右图所示，根据几何关系可得合力大小 为： 225.65.6(4.2)()4.0 22 N 当然，可以直接从作出的图上读出， F合力 与 F 的夹角正切值为： 5.64.2- 322 =-15.6 4 2 计算结果为 0.05. 2．(2018·天津高考)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程 为 5 N 的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)。 (1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有________。 A．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上 B．重复实验再次进行验证时，结点 O 的位置可以与前一次不同 C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度 D．用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计的拉力 (2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置 O、力的标度、分力 和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是________。 【答案】：(1)BC (2)B 【解析】：(1)根据平行四边形定则可知，两细绳套拉力的合力不一定沿两细绳套夹角的角平分线，故 A 错 误。同次实验中，橡皮条结点 O 的位置应相同，不同次实验结点 O 的位置可以不同，故 B 正确。为减小弹 簧测力计摩擦和误差，施力方向应沿测力计轴线，读数时视线正对测力计刻度，故 C 正确。合力可以比分 力大，也可以比分力小，故 D 错误。 (2)为了提高实验精度，测力计读数应适当大一些，标度应适当小一些，两分力夹角适当大一些（60 度—80 度），标注细线方向的两点离结点应适当远一些。故选 B。 3．(2019·重庆南开中学模拟)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某小组的主要实验步骤如下： A．将一张白纸用图钉固定在水平木板上，然后将橡皮条的一端固定在水平木板上的 A 点，另一端系上 两根细绳套，先用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一 位置 O，如图所示； B．用铅笔描下结点的位置 O，并记录弹簧测力计的读数和两根细绳套的方向，利用刻度尺和三角板根 据平行四边形定则作图求出合力 F； C．只用一个弹簧测力计，记下弹簧测力计的读数 F′和细绳方向； D．比较 F′与 F，看它们在实验误差允许的范围内是否相同。 根据实验步骤，请完成下列有关内容。 (1)实验步骤 C 缺少的实验内容是____________________________________________。 (2)如图所示，初始时刻∠BOC<90°，保持结点 O 的位置不动，OB 绳方向不变，将 OC 绳逆时针旋转至 水平，则 FOB________，FOC________。(填力大小的变化情况) 【答案】：(1)将结点拉到位置 O (2)增大 先减小再增大 【解析】：(1)实验步骤 C 中应将结点拉到位置 O 位置。 (2)对点 O 受力分析如上图所示，保持结点 O 的位置及 OB 绳方向不变，其中橡皮条长度不变，其拉力大小 方向都不变，则 OB 的拉力一直增大，OC 的拉力先减小后增大。 4．(2019·聊城二模)在验证力的平行四边形定则的实验中，某同学进行的实验步骤是： a．如图甲所示，将橡皮筋的一端固定在木板上的 A 点，另一端栓上两根绳套，每根绳套分别连着一个 弹簧测力计； b．沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮筋的活动端拉到某一位置，将此位置标记为 O 点，读取此时弹 簧测力计的示数，分别记录两个拉力 F1、F2 的大小，用笔在两绳的拉力方向上分别标记 B、C 两点，并分 别将其与 O 点连接，表示两力的方向； c．再用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至 O 点，记录其拉力 F 的大小并用上述方法记录其方向。 (1)步骤 b、c 中，都将橡皮筋的活动端拉至 O 点，这样做的目的是_____________________。 (2)图乙是在白纸上根据实验数据作出的力的图示，其中________是 F1 和 F2 合力的实际测量值。 (3)某次测量如图丙所示，两个弹簧测力计 M、N 的拉力方向互相垂直，即 α＋β＝90°。若保持弹簧测力 计 M 的示数不变，当角 α 由图中所示的值逐渐减小时，要使橡皮筋的活动端仍在 O 点，可采用的办法是 ________。 A．增大 N 的示数，减小 β 角 B．减小 N 的示数，减小 β 角 C．减小 N 的示数，增大 β 角 D．增大 N 的示数，增大 β 角 【答案】：(1)使 F 与 F1、F2 共同作用的效果相同 (2)F (3)B 【解析】：(1)用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至 O 点，这样做的目的是与 F1、F2 共同作用的效果 相同，体现等效替代的方法。 (2)F1 和 F2 合力的实际测量值是用一根弹簧测力计拉的，故 F 是 F1 和 F2 合力的实际测量值。 (3)保持 O 点位置不动，画出受力分析图如上图所示，合力大小方向不变，弹簧测力计 M 的读数不变，由图 可知 α 角逐渐变小时，N 的示数减小，同时 β 角减小。 5.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。 (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：①有重要遗漏的步骤的序号是______和______； ②遗漏的内容分别是__________________和_________________________ ____。 【答案】：（1） F  （2）B （3）C E 记下两条细绳的方向 把橡皮条的接点拉到同一位置 O 点 【解析】：（1）F 是 1F 和 2F 的合力， 是一个弹簧测力拉的沿竖直方向，故 沿 AO 方向； （2）本实验采用的方法是等效替代法； （3）根据平行四边形定则，可知本实验中，需要记录力的大小和方向，故遗漏的是 C、E 内容主要是记下 两条细绳的方向和把橡皮条的接点拉到同一位置 O 点。 6.(2015·安徽高考)在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将 橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端。用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套， 互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示。请将以下的实验操作和处理 补充完整： ①用铅笔描下结点位置，记为 O； ②记录两个弹簧测力计的示数 F1 和 F2，沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的 点连成线； ③只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置 O，记录测力计的示数 F3，_________； ④按照力的图示要求，作出拉力 F1、F2、F3； ⑤根据力的平行四边形定则作出 F1 和 F2 的合力 F； ⑥比较________的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验。 【答案】：③沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线 ⑥F 与 F3 【解析】：由实验原理可知③用铅笔点出绳上的几个点，用刻度尺把这些点连成直线(画拉力的方向)，目的 是得到同两分力产生相同效果的这个力的方向。 ⑥F 与 F3 作比较目的是比较用平行四边形作出的合力和产生相同效果的实际的力是否一致，即可验证力的 平行四边形定则。 7．(1)甲、乙和丙三位同学做“互成角度的两个力的合成”的实验，所用弹簧测力计的量程为 0～5 N，他们都 把橡皮筋的一端固定在木板上的 A 点，橡皮筋的另一端通过细绳连接弹簧测力计，用两个弹簧测力计把 橡皮筋的另一端拉到某一确定的 O 点，如图所示，此时细绳都与木板平行，用 F1 和 F2 表示拉力的方向 和大小。 甲同学实验中的 F1 和 F2 的方向互相垂直，F1＝2.8 N、F2＝3.5 N； 乙同学实验中的 F1 和 F2 方向间的夹角约为 30°，F1＝F2＝4.0 N； 丙同学实验中的 F1 和 F2 方向间的夹角约为 120°，F1＝F2＝4.0 N。 这三位同学中操作不合适的是哪一位？并说明原因______。 (2)若丁同学对本实验进行改进，设置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。在实验操作过程中， 改变拉力，重复多次实验时，要求 O 点______(“一定”或“不一定”)静止在同一位置。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，请你提出两条解决办法： ①_____________________________________________， ②_________________________________________。 【答案】：（1）乙 两力的合力已经超出弹簧的测量范围 （2）不一定 减小 M 的质量 减小 OA 与竖 直方向之间的夹角 【解析】：(1)由两分力的大小及对应的角度可得其合力的大小，故可知乙同学实验中 F1、F2 的合力已超出 弹簧测力计的量程，所以操作不合适的是乙同学。 (2)改进后的实验装置中，因合力不变，故 O 点的位置不一定要静止在同一点。若弹簧测力计 A 的指针稍超 出量程，可以减小合力的大小，即减小 M 的质量，或者减小 OA 与竖直方向之间的夹角，使弹簧测力计 A 处于量程以内。 8．(2016·浙江高考)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧 OC 的劲度系数为 500 N/m。如图甲所示，用弹簧 OC 和弹簧秤 a、b 做“探究求合力的方法”实验，在保持弹簧伸长 1.00 cm 不 变的条件下： (1)若弹簧秤 a、b 间夹角为 90°，弹簧秤 a 的读数是______N(图乙中所示)，则弹簧秤 b 的读数可能为 ________N。 (2)若弹簧秤 a、b 间夹角大于 90°，保持弹簧秤 a 与弹簧 OC 的夹角不变，减小弹簧秤 b 与弹簧 OC 的夹角， 则弹簧秤 a 的读数________、弹簧秤 b 的读数________(填“变大”“变小”或“不变”)。 【答案】：(1)3.00(3.00～3.02 均正确) 4.00(3.90～4.10 均正确) (2)变大 变大 【解析】：(1)根据胡克定律，则有：Fc＝kΔx＝500×1.00×10－2 N＝5.00 N；由题图可知弹簧秤 a 的读数 Fa ＝3.00 N，根据勾股定理，Fa2＋Fb2＝Fc2 可得：Fb＝4.00 N。 (2)改变弹簧秤 b 与 OC 的夹角，做出平行四边形，由图可知 a、b 两弹簧秤的示数都将变大。 9．(2018·邯郸期末)有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则。在竖直木板上铺有白纸，固定 两个光滑的滑轮 A 和 B，将绳子打一个结点 O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个 数读出三段绳子的拉力 F1、F2 和 F3，回答下列问题： (1)改变钩码个数，实验能完成的是 ( ) A．钩码的个数 N1＝N2＝2，N3＝4 B．钩码的个数 N1＝N3＝3，N2＝4 C．钩码的个数 N1＝N2＝N3＝4 D．钩码的个数 N1＝3，N2＝4，N3＝5 (2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是 ( ) A．标记结点 O 的位置，并记录 OA、OB、OC 三段绳子的方向 B．量出 OA、OB、OC 三段绳子的长度 C．用量角器量出三段绳子之间的夹角 D．用天平测出钩码的质量 (3)根据实验原理及操作，在作图时，你认为图中________是正确的。(填“甲”或“乙”) 【答案】：(1)BCD (2)A (3)甲 【解析】：(1)根据分力与合力的关系|F1－F2|＜F3＜F1＋F2，故 B、C、D 正确。 (2)在拆下钩码和绳子之前，应该标记结点 O 的位置，同时记录 OA、OB、OC 三段绳子的方向。 (3)实验中 F3 是竖直向下的，故图甲是正确的。 10．(2018·广州模拟)一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行 四边形定则。 (1)如图(a)，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶______时电子秤的示数 F。 (2)如图(b)，将三根细线 L1、L2、L3 的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉 A 和水壶杯带上。水 平拉开细线 L1，在白纸上记下结点 O 的位置、______________和电子秤的示数 F1。 (3)如图(c)，将另一颗墙钉 B 钉在与 O 同一水平位置上，并将 L1 拴在其上。手握电子秤沿着(2)中 L2 的方向 拉开细线 L2，使____________和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数 F2。 (4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力 F、F1、F2 的图示，根据平行四边形定则作出 F1、F2 的合力 F′的图 示，若________________，则平行四边形定则得到验证。 【答案】：(1)静止 (2)三根细线的方向 (3)结点 O 的位置 (4)F 和 F′在误差范围内重合 【解析】：(1)要测量水壶的重力，则应记下水壶静止时电子秤的示数 F。 (2)根据平行四边形定则，需要记录分力的大小和方向，所以在白纸上记下结点 O 的位置的同时，也要记录 三根细线的方向以及电子秤的示数 F1。 (3)已经记录了一个分力的大小，还要记录另一个分力的大小，则结点 O 的位置不能变化，力的方向也都不 能变化，所以应使结点 O 的位置和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数 F2。 (4)根据平行四边形定则作出 F1、F2 的合力 F′的图示，若 F 和 F′在误差范围内重合，则平行四边形定则得到 验证。 11．(2015·山东高考)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则，实验步骤： ①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向。 ②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧 秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为 O1、O2，记录弹簧秤的示数 F，测量并记录 O1、O2 间的距离(即橡皮筋的长度 l)。每次将弹簧秤示数改变 0.50 N，测出所对应的 l，部分数据如 下表所示： ③找出②中 F＝2.50 N 时橡皮筋两端的位置，重新标记为 O、O′，橡皮筋的拉力记为 FO O′。 ④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋 的两端，使秤钩的下端达到 O 点，将两笔尖的位置标记为 A、B，橡皮筋 OA 段的拉力记为 FOA，OB 段的拉 力记为 FOB。 完成下列作图和填空： (1)利用表中数据在图中画出 F•l 图线，根据图线求得 l0＝________cm。 (2)测得 OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，则 FOA 的大小为__________N。 (3)根据给出的标度，在图中作出 FOA 和 FOB 的合力 F′的图示。 (4)通过比较 F′与________的大小和方向，即可得出实验结论。 【答案】：(1)如解析图甲所示 10.00(9.90～10.10 均可)(2)1.80(1.70～1.90 均可) (3)如解析图乙所示(4)FO O′ 【解析】：(1)在坐标系中描点，用平滑的曲线(直线)将各点连接起来，不在直线上的点均匀分布在直线的两 侧。如图甲所示，由图线可知与横轴的交点 l0＝10.00 cm。 (2)橡皮筋的长度 l＝OA＋OB＝13.60 cm，由图甲可得 F＝1.80 N，故 FOA＝FOB＝F＝1.80 N。 (3)利用给出的标度作出 FOA 和 FOB 的图示，如图乙所示。 (4)FO O′的作用效果和 FOA、FOB 两个力的作用效果相同，F′是 FOA、FOB 两个力的合力，所以只要比较 F′和 FO O′的大小和方向，即可得出实验结论。 12．在探究求合力的方法时，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。实 验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧测力计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。 (1)同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是________(填字母代号)。 A．两根细绳必须等长 B．弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行 C．用两个弹簧测力计同时拉细绳时，两弹簧测力计示数适当大一些 D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些 (2)当橡皮条的活动端拉到 O 点时，两根细绳相互垂直，如图所示。这时弹簧测力计 a、b 的读数分别为 ________N 和________N。 (3)在给出的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力，并利用作图法求出合力大小为 ________N。 【答案】：(1)BCD (2)4.00 2.50 (3)作图见解析 4.70 【解析】：(1)根据平行四边形定则，细绳长度不需要相等，故 A 错误。弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与 木板平行，以保证各拉力的方向与木板平行，这样能够在白纸上记录下各力的方向。弹簧测力计示数适当 大一些可减小误差，故 B、C 正确。细绳适当长一些，标记同一细绳方向的两点离得远一些，可以减小在方 向描述上的误差，故 D 正确。 (2)弹簧测力计上最小一格表示 0.1 N，读数时有效数字要保留两位小数，即 a、b 测力计示数分别为 4.00 N 和 2.50 N。 (3)以方格纸上一个小格的边长作为 0.5 N 的标度，作出两个拉力的图示，以这两个拉力为邻边作平行四边形， 则所夹的对角线就表示合力的大小和方向，如图所示。量出该对角线的长度，结合标度，可得合力大小约 为 4.70 N。 13.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′＝____①____； Ⅳ.比较____②____，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。 回答下列问题： (1)完成实验步骤：①________；②________。 (2)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 D．先减小后增大 【答案】：(1)① 3F 3 ②F1 和 F1′ (2)A 【解析】：(1)由力的平行四边形定则可得：F1′＝Ftan 30°＝ 3 3 F 通过比较 F1 和 F1′，在误差范围内相同，即 验证了平行四边形定则。 (2)根据平行四边形定则画出图像，如图所示，由图像可知，绳套 1 的拉力大小逐渐增大，故 A 项正确。 14.某同学找到一条遵循胡克定律的橡皮筋并利用如下实验器材验证平行四边形定则：刻度尺、三角板、铅 笔、细绳、白纸、钉子、质量不同的小重物若干、木板。实验方案如下： ①将橡皮筋的两端分别与两条细绳相连，测出橡皮筋的原长； ②将橡皮筋一端细绳用钉子固定在竖直木板上的 A 点，在橡皮筋的中点 O 用细绳系住重物，使重物自 然下垂，如图甲所示； ③将橡皮筋的另一端细绳固定在竖直木板上的 B 点，如图乙所示。 (1)为完成本实验，下列还必须测量的物理量为________。(填选项前字母) A．小重物的质量 B．细绳的长度 C．图甲中 OA 段橡皮筋的长度 D．图乙中 OA 和 OB 段橡皮筋的长度 (2)在完成本实验的过程中，必须注意的事项是________。(填选项前字母) A．橡皮筋两端连接的细绳长度必须相同 B．图乙中 A、B 两点必须等高 C．图乙中连接小重物的细绳必须在 OA、OB 夹角的角平分线上 D．记录图甲中 O 点的位置和 OA 的方向 E．记录图乙中 O 点的位置和 OA、OB 的方向 (3)若钉子位置固定，利用现有器材改变实验效果，可采用的方法是________。 【答案】：(1)CD (2)E (3)更换小重物 【解析】：(1)根据胡克定律，要测量拉力可以通过测量橡皮筋的长度和原长，得到橡皮筋的伸长量，根据 拉力大小与伸长量成比例作力的图示。为了使两次实验效果相同，必须保证 OA 段橡皮筋的长度相同，故选 C、D。 (2)橡皮筋连接的细绳要稍微长些，并非要求等长，A 错误；题图乙中 A、B 两点不用必须等高，B 错误；题 图乙中连接小重物的细绳可以在 OA、OB 夹角的角平分线上，也可以不在角平分线上，C 错误；题图甲中 O 点的位置和 OA 的方向不需要记录，D 错误；需要记录题图乙中 O 点的位置和 OA、OB 的方向，E 正确。 (3)在钉子位置不变的情况下，要改变实验效果，只有改变小重物的质量，故可采用的方法是更换小重物。 15.如图所示，某实验小组同学利用 DIS 实验装置研究支架上力的分解。A、B 为两个相同的双向力传感器， 该类型传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负。B 固定不动并通过光滑铰链连接一直杆，A 可沿固定的圆弧形轨道(圆心在 O 点)移动，A 连接一不可伸长的轻绳，轻绳另一端系在杆右端 O 点构成 支架，实验时始终保持杆在水平方向，取重力加速度大小 g＝10 m/s2，计算结果保留一位有效数字。操作 步骤如下： ①测量轻绳与水平杆的夹角 θ； ②对两个传感器进行调零； ③用另一根轻绳在 O 点悬挂一钩码，记录两个传感器的读数； ④取下钩码，移动 A，改变 θ 角； ⑤重复上述实验步骤，得到的数据记录在表格中。 F1/N 2.001 1.155 … 1.156 2.002 F2/N －1.733 －0.578 … 0.579 1.734 θ 30° 60° … 120° 150° (1)根据表格数据可得，A 对应的是表中力________(选填“F1”或“F2”)，钩码质量为________kg。挂上钩码后， A 沿固定轨道移动过程中轻绳 AO 上的力的最小值为______N。 (2)每次改变 θ 角后都要对传感器进行调零，此操作目的是____。 A．事先忘记调零 B．可以完全消除实验的误差 C．消除直杆自身重力对结果的影响 【答案】：（1） 1F m＝0.1 kg F＝mg＝1 N （2） C 【解析】：(1)由题中表格数据可知，F1 都是正值，传感器受到的都是拉力，因绳子只能提供拉力，故 A 对 应的是 F1。当 θ＝30°时，对点 O 受力分析有 F1sin 30°＝mg，解得 m＝0.1 kg，当 AO 方向竖直时，拉力最 小，则最小值为 F＝mg＝1 N。(2)本实验中多次对传感器进行调零，是为了消除直杆自身重力对结果的影响， 故 C 正确。 16．某同学用如图所示的实验装置来探究“力的合成方法”，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。 （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 。（请填写选项前对应的字母） 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 【答案】：（1）3.60（3.6 也给分）；（2）D； 【解析】：（1）根据图示可以得出读数为 3.60N。（2）根据实验要求，改变拉力，进行多次实验，每次都 要使 O 点静止在同一位置 17.在“验证力的平行四边形定则”的实验中。 （1）下列说法中正确的是 。 A．测量同一组数据 F1、F2 和合力 F 的过程中，橡皮条与细线结点 O 的位置可以变化 B．测量不同组数据 F1、F2 和合力 F 的过程中，橡皮条与细线结点 O 的位置可以变化 C．实验时，沿弹簧测力计外壳画两条射线作为两个分力 F1、F2 的方向 D．读两个弹簧测力计的示数时，应正视弹簧测力计，不应侧视或斜视 （2）在坐标纸中已画出某次实验中两弹簧测力计拉力的图示，已知方格每边长度表示 2.0N，由图得出合力 F 的大小为 N． 【答案】：（1）BD；（2）16.1N； 【解析】：（1）根据平行四边形定则原理，测量不同组数据 F1、F2 和合力 F 的过程中，橡皮条与细线结点 O 的位置可以变化。根据读数原理，读两个弹簧测力计的示数时，应正视弹簧测力计，不应侧视或斜视， BD 正确。（2）由力的图示可知合力 F 的大小为 16.1N。