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1实验3验证力的平行四边形定则1．(2016·浙江理综)某同学在“探究弹簧和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500N/m。如图1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1.00cm不变的条件下。导学号51342232(1)若弹簧秤a、b间夹角为90°，弹簧秤a的读数是__3.00(3.00～3.02)__N(图2中所示)，则弹簧秤b的读数可能为__4.00(3.90～4.10)__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__变大__、弹簧秤b的读数__变大__(填“变大”、“变小”或“不变”)。[解析](1)弹簧秤a的读数是3.00N；弹簧OC的拉力F＝kx＝500×1.00×10－2N＝5.00N，则弹簧秤b的读数可能为5.002－3.002N＝4.00N。(2)若弹簧秤a、b间夹角大于90°，保持弹簧秤a与弹簧OC夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角，由力的平行四边形定则和力的图示可知，弹簧秤a的读数变大，弹簧秤b的读数变大。2．(2015·山东理综)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。导学号51342233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0.50N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：F(N)00.501.001.502.002.502l(cm)l010.9712.0213.0013.9815.05③找出②中F＝2.50N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡皮筋的拉力记为FOO′。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)利用表中数据在图丙中画出F－l图线，根据图线求得l0＝__10.0(9.8、9.9、10.1均正确)__cm。(2)测得OA＝6.00cm，OB＝7.60cm，则FOA的大小为__1.80__N。(3)根据给出的标度，在图丁中作出FOA和FOB的合力F′的图示。(4)通过比较F′与__FOO′__的大小和方向，即可得出实验结论。[答案](1)如图甲所示(3)如图乙所示[解析](1)作出F－l图象，求得直线的截距即为l0，可得l0＝10.0cm。3(2)可计算弹簧的劲度系数为k＝ΔFΔx＝10.02N/m＝50N/m；若OA＝6.00cm，OB＝7.60cm，则弹簧的弹力F＝kΔl＝50×(6.00＋7.60－10.0)×10－2N＝1.8N；则此时FOA＝F＝1.8N；(3)图略；(4)通过比较F′和FOO′的大小和方向，可得出实验结论。3．(2015·安徽理综)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：导学号51342234①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__F和F3__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见解析[解析]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。⑥为了验证力的平行四边形定则，需比较合力F与拉力F3的一致程度。4．(2017·海南文昌中学期中)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，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负。A连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动。B固定不动，通过光滑铰链连接长0.3m的杆。将细绳连接在杆右端O点构成支架。保持杆在水平方向，按如下步骤操作：导学号51342235①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB＝θ；4②对两个传感器进行调零；③用另一根绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数；④取下钩码，移动传感器A改变θ角。重复上述实验步骤，得到下表。F1/N1.0010.580…1.002…F2/N－0.868－0.291…0.865…θ30°60°…150°…(1)根据表格数据，A传感器对应的是表中力__F1__(填“F1”或“F2”)，钩码质量为__0.05__kg(保留一位有效数字)。(2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是(C)A．因为事先忘记调零B．何时调零对实验结果没有影响C．为了消除横杆自身重力对结果的影响D．可以完全消除实验的误差(3)某次操作中，有同学使用相同器材做实验，但将传感器调零后再接上支架，其后按①③④步骤重复实验，得到下表，则表格空缺处数据应接近__0.637__。F1/N1.103…F2/N………θ30°60°…[解析](1)传感器在受到拉力时读数为正，A传感器读数为正，故为拉力，相当于F1；当θ＝30°时，由点O受力平衡可得，竖直方向上有F1sin30°＝mg，故m＝1.001×1210kg≈0.05kg。(2)横杆自身重力会对实验结果造成影响，故应多次调零，故选C。(3)设杆自重为G，以B为转轴可知F1sin30°×L－12G×L＝0.05×10N×L，F′1sin60°×L－12G×L＝0.05×10N×L，解得F1′≈0.637N。5．(2016·天津一中模拟)在“验证共点力合成”实验中，其中的两个步骤是导学号51342236a．在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点达到某一位置O点，在白纸上记下O点的位置和两个弹簧测力计的读数F1和F2；b．只用一个弹簧测力计通过细线拉橡皮条，使它的伸长量与用两个弹簧测力计拉时伸长5量一样，记下此时弹簧测力计的读数F3和细线的方向。以上两步骤均有错误或疏漏，指出错在哪里。在a中是__未记下F1和F2的方向__；在b中是__只使橡皮条的伸长量与用两个弹簧测力计拉时伸长量一样；而未将结点拉到同一位置O__。[解析]实验中我们需要根据两个分力的大小和方向作平行四边形，因此该实验中需要记录两个分力的大小和方向，所以a中的疏漏是：未记下F1和F2的方向；为了保证两次的作用效果相同，我们要把结点拉到相同的位置O，所以b中的错误是：只使橡皮条的伸长量与用两个弹簧测力计拉时伸长量一样，而未将结点拉到同一位置O。6．(2016·江苏盐城统考)为验证力的平行四边形定则，某同学将环形橡皮筋挂在弹簧测力计挂钩上，用力拉使弹簧测力计上的读数为2.00N时，将橡皮筋两端的位置画在白纸上，记为O、O′，选择合适的标度，作出橡皮筋拉力的大小和方向，记为FOO′，如图甲所示。接着他在挂钩和两支圆珠笔上涂抹少许润滑油，用两支圆珠笔和挂钩将环形橡皮筋拉成三角形，使挂钩的下端仍到达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，如图乙所示。再将环形橡皮筋剪断，测得其所受的拉力F与长度l之间的关系，如图丙所示。完成下列问题：导学号51342237(1)测得OA＝6.10cm，OB＝8.20cm，AB＝10.70cm，则FOA的大小为__1.50__N；(2)选择相同的标度，下列按比例作出的FOA和FOB的合力F′的图示正确的是__C__；(3)通过比较F′与__FOO′__的大小和方向，即可得出实验结论。[解析](1)因为是一根橡皮筋，FOA＝FOB，L＝OA＋OB＋AB＝25.00cm，根据图象可以得出，FOA＝FOB＝1.50N。(2)因为FOA＝FOB，由平行四边形定则可知，C正确。(3)F′是根据平行四边形定则得出的合力的测量值，合力的测量值要和合力的真实值FOO′来比较，进而验证平行四边形定则。