全国2018届高考物理考点一遍过专题08实验：验证平行四边形定则含解析

验证平行四边形定则知识元验证平行四边形定则知识讲解一、实验目的1．验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则．2．培养学生应用作图法处理实验数据和得出结论的能力．二、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．平行四边形法：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′的大小和方向是否相同，若在误差允许的范围内相同，则验证了力的平行四边形定则．三、实验器材方木板一块、白纸、弹簧测力计（两只）、橡皮条、细绳套（两个）、三角板、刻度尺、图钉（几个）、细芯铅笔．四、实验过程1．在水平桌面上平放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸固定在方木板上．2．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，细绳的另一端系上细绳套．3．用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，如图所示．4．用铅笔描下O点的位置和两条细绳的方向，读出并记录两个弹簧测力计的示数．5．用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿两条细绳的方向画直线，按一定的标度作出两个力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点的平行四边形的对角线即为合力F．6．只用一个弹簧测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置O，读出并记录弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度用刻度尺从O点作出这个力F′的图示．7．比较F′与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向，看它们在实验误差允许的范围内是否相等．8．改变F1和F2的大小和方向，再做两次实验．五、注意事项1．同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩对拉，若两只弹簧测力计在对拉过程中，读数相同，则可选；若读数不同，应另换，直至相同为止．2．在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点O的位置一定要相同．3．用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在60°～100°之间为宜．4．读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧测力计的外壳与弹簧测力计的限位卡之间有摩擦．5．细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，去掉细绳套后，再将所标点与O点连接，即可确定力的方向．6．在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些．六、误差分析1．误差来源：除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等．2．减小误差的办法：（1）实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度，要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录．（2）作图时用刻度尺借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行．例题精讲验证平行四边形定则例1.在验证力的平行四边形定则实验中，某同学分别用弹簧秤将橡皮条的结点拉到同一位置O，记下（甲）图中弹簧秤的拉力：F1=2.0N、F2=2.6N；（乙）图中弹簧秤的拉力：F'=3.6N，力的方向分别用虚线OB、OC和OD表示。

验证力的平行四边形定则一、实验目的1．验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则．2．培养应用作图法处理实验数据和得出结论的能力．二、实验原理互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F′产生相同的效果，看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F′在实验误差允许范围内是否相等．三、实验器材木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺．四、实验步骤1．用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上．2．用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套．3．用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O，如图所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳的方向．4．只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向．5．改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验．五、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为邻边用刻度尺作平行四边形，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实验步骤4中弹簧测力计的拉力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．六、注意事项1．同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩对拉，读数相同．2．在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点O位置一定要相同．3．用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在60°～100°之间为宜．4．实验时弹簧测力计应与木板平行，读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度，在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值尽量大些．5．细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，去掉细绳套后，再将所标点与O点连接，即可确定力的方向．6．在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些．七、误差分析1．弹簧测力计本身的误差．2．读数误差和作图误差．3．两分力F1、F2间的夹角θ越大，用平行四边形定则作图得出的合力F的误差ΔF也越大．八、练习巩固1.“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图所示，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示。

验证力的平行四边形定则【纲要导引】验证力的平行四边形定则属于基础实验，难度不大。

【点拨练习】1．（2018•天津）某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所有器材有：方木板一块，白纸，量程为5N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时的拉力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）A、F1、F2方向间夹角大小适当即可，不一定要橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上，故A错误；B、合力与分力的关系为等效替代的关系，效果是相同的，所以在同一次实验时，需要让两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条产生的作用效果相同，则必定结点O的位置要相同；而在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。

故B正确；C、使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线，可以减小因摩擦产生的误差；读数时视线应正对测力计刻度，可以减小偶然误差。

故C正确；D、用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力不一定必须都小于只用一个测力计时的拉力，故D错误；故选：BC（2）A、为了便于确定拉力的方向，拉橡皮条的细绳要稍长一些，同时在纸上描点时，所描的点不要太靠近结点，该图中所描的点太靠近结点。

故A错误；B、该图中所描的点到结点的距离适中，力的大小适中，而且两个力的角度的大小也适中。

故B正确；C、实验要方便、准确，两分力适当大点，读数时相对误差小，但不宜太大，该图中的读数都太小，故C错误；D、该图中两个分力之间的夹角太小，这样误差容易大，故D错误；故选：B2．（2017•新课标Ⅲ）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1mm）的纸贴在桌面上，如图（a）所示。

实验三验证力的平行四边形定则一、实验目的1．验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则。

2．学会用作图法处理实验数据和得出实验结论。

二、实验器材方木板、白纸、弹簧测力计(两只）、橡皮条、细绳套（两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个)、铅笔。

突破点（一）实验原理与操作典例1] 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）①C E ②记下两条细绳的方向把橡皮条的结点拉到同一位置由题引知·要点谨记]1。

实验原理的理解对应第12题]1用一个弹簧测力计拉橡皮条时，拉力F′的方向一定沿AO方向。

热点32 验证平行四边形定则高考真题1．（2018高考天津理综）某研究小组做“验证力的平行四边形定则”的实验，所有器材有：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，其中正确的是______。

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时的拉力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_____。

2.（6分）（2017全国III 卷·22）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1mm ）的纸贴在水平桌面上，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）用一只测力计将像皮筋的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像皮筋，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1 4.2N F =和2 5.6N F =。

（i ）用5mm 长度的线段表示1N 的力，以O 为作用点，在图（a ）中画出力1F 、2F 的图示，然后按平行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__________。

第五讲验证平行四边形定则➢知识梳理一、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.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．➢知识训练考点一、教材原型实验例1、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。

专题23 验证平行四边形定则实验1．（2019北京海淀期中）在“验证力的平行四边形定则”实验中，将轻质小圆环挂在橡皮条的一端，橡皮条的另一端固定在水平木板上的A点，圆环上有绳套。

实验中先用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉圆环，将圆环拉至某一位置O，如图3所示。

再只用一个弹簧测力计，通过绳套把圆环拉到与前面相同的位置O。

关于此实验，下列说法正确的是A．橡皮条、弹簧测力计和绳应位于与纸面平行的同一平面内B．实验中只需记录弹簧测力计的示数C．用平行四边形定则求得的合力方向一定沿AO方向D．两弹簧测力计之间的夹角应取90°，以便计算合力的大小【参考答案】A2.（2019北京海淀期中反馈题）在“验证力的平行四边形定则”实验中，将橡皮条的一端固定在水平木板的A点，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套。

实验中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，将结点拉伸到某一位置O，如图3所示。

再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相同的位置O。

两组同学得到的实验数据分别如图3-乙、3-丙所示。

则下列说法正确的是A．两根细绳必须等长B．两弹簧测力计拉力方向夹角越大误差越小C．两组同学的数据，丙图更符合实际情况D．橡皮筋对O点的拉力是合力，两测力计对O点的拉力是分力【参考答案】C3．（2018年11月浙江选考物理）在“探究求合力的方法”的实验中，下列操作正确的是（）（多选）A. 在使用弹簧秤时，使弹簧秤与木板平面平行B. 每次拉伸橡皮筋时，只要使橡皮筋伸长量相同即可C. 橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上D. 描点确定拉力方向时，两点之间的距离应尽可能大一些【参考答案】（1）AD【命题意图】本题考查“探究求合力的方法实验”。

【解题思路】（1）在“探究求合力的方法实验”操作中，在使用弹簧秤时，使弹簧秤与木板平面平行，选项A操作正确；每次拉橡皮筋时，需要将橡皮筋拉到同一点，选项B操作错误；不需要橡皮筋与两细绳套夹角的平分线在同一直线上，选项C操作错误；描点确定拉力方向时，两点之间距离应尽可能大一些，可以减小拉力方向的误差，选项D正确。