資源簡介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
實(shí)驗(yàn)3：驗(yàn)證力的平行四邊形法則
題型 實(shí)驗(yàn)題 命題趨勢和備考策略
高考考點(diǎn) 探究互成角度的力的合成規(guī)律的實(shí)驗(yàn)基本要求； 探究互成角度的力的合成規(guī)律的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及規(guī)律方法； 探究互成角度的力的合成規(guī)律實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新與改進(jìn)； 【命題規(guī)律】 近3年新高考卷對于本實(shí)驗(yàn)考查共計1次，主要考查： 1. 探究互成角度的力的合成規(guī)律的實(shí)驗(yàn)基本要求； 2. 探究互成角度的力的合成規(guī)律的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及規(guī)律方法； 3. 探究互成角度的力的合成規(guī)律實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新與改進(jìn)； 【備考策略】 利用互成角度的力的合成規(guī)律實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步加深對力的平行四邊形法則的理解；掌握探究互成角度力的合成規(guī)律實(shí)驗(yàn)的基本實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、實(shí)驗(yàn)的注意事項和誤差的分析方法；提高探索創(chuàng)新能力，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案，培養(yǎng)科學(xué)探究的科學(xué)素養(yǎng)。 【命題預(yù)測】 探究互成角度力的合成規(guī)律實(shí)驗(yàn)，在新高考中出現(xiàn)的頻率不大，屬于新高考的冷門實(shí)驗(yàn)，在2024年的全國各省的高考卷中的可能性不大，不過此實(shí)驗(yàn)被列入考試大綱職中，2024年的考生也不要心存僥幸，在總復(fù)習(xí)的時候也是必須要掌握的實(shí)驗(yàn)之一，努力提高科學(xué)探究素養(yǎng)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計能力。
新高考 2023 全國乙卷23題
2022
2021
【導(dǎo)航窗口】
知識梳理
一、 基本實(shí)驗(yàn)要求 2
二、規(guī)律方法總結(jié) 2
考點(diǎn)突破
考點(diǎn)一　教材原型實(shí)驗(yàn) 3
考點(diǎn)二　實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 7
考點(diǎn)過關(guān)
【素質(zhì)基礎(chǔ)練】 12
【能力提高練】 14
【高考通關(guān)練】 18
基本實(shí)驗(yàn)要求
1.實(shí)驗(yàn)原理
互成角度的兩個力F1、F2與另外一個力F′產(chǎn)生相同的效果，看F1、F2用平行四邊形定則求出的合力F與F′在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)是否相同.
2.實(shí)驗(yàn)器材
木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細(xì)繩、彈簧測力計兩個、三角板、刻度尺.
3.實(shí)驗(yàn)步驟
(1)用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的木板上.
(2)用兩個彈簧測力計分別鉤住兩個細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O.如圖1甲所示.
(3)用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個細(xì)繩套的方向，并記錄彈簧測力計的讀數(shù)，利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力F.
(4)只用一個彈簧測力計，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到與前面相同的位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)F′和細(xì)繩的方向，如圖乙所示.
(5)比較F′與用平行四邊形定則求得的合力F，看它們在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相同.
二、規(guī)律方法總結(jié)
1.正確使用彈簧測力計
(1)將兩只彈簧測力計調(diào)零后水平互鉤對拉過程中，讀數(shù)相同，可選；若不同，應(yīng)另換或調(diào)校，直至相同為止.
(2)使用時，讀數(shù)應(yīng)盡量大些，但不能超出范圍.
(3)被測力的方向應(yīng)與軸線方向一致.
(4)讀數(shù)時應(yīng)正對、平視刻度.
2.注意事項
(1)位置不變：在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長時結(jié)點(diǎn)的位置一定要相同，是為了使合力的作用效果與兩個分力共同作用效果相同，這是利用了等效替代的思想.
(2)角度合適：用兩個彈簧測力計鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60°～100°之間為宜.
(3)在合力不超出量程及在橡皮條彈性限度內(nèi)形變應(yīng)盡量大一些.細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向.
(4)統(tǒng)一標(biāo)度：在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些.
3.誤差分析
(1)誤差來源：除彈簧測力計本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等.
(2)減小誤差的辦法：
①實(shí)驗(yàn)過程中讀數(shù)時眼睛一定要正視彈簧測力計的刻度盤，要按有效數(shù)字位數(shù)要求和彈簧測力計的精度正確讀數(shù)和記錄.
②作圖時使用刻度尺，并借助于三角板，使表示兩力的對邊一定要平行.
考點(diǎn)一　教材原型實(shí)驗(yàn)
【典例1】（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中使用的器材有：木板、白紙、兩個標(biāo)準(zhǔn)彈簧測力計、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、刻度尺、鉛筆、細(xì)線和圖釘若干。完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：
①用圖釘將白紙固定在水平木板上。
②將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質(zhì)小圓環(huán)上。將兩細(xì)線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當(dāng)?shù)牧瓌觾蓚€測力計，小圓環(huán)停止時由兩個測力計的示數(shù)得到兩拉力和的大小，并 。（多選，填正確答案標(biāo)號）
A．用刻度尺量出橡皮條的長度
B．用刻度尺量出兩細(xì)線的長度
C．用鉛筆在白紙上標(biāo)記出小圓環(huán)的位置
D．用鉛筆在白紙上標(biāo)記出兩細(xì)線的方向
③撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環(huán)拉到 ，由測力計的示數(shù)得到拉力的大小，沿細(xì)線標(biāo)記此時的方向。
④選擇合適標(biāo)度，由步驟②的結(jié)果在白紙上根據(jù)力的平行四邊形定則作和的合成圖，得出合力的大小和方向；按同一標(biāo)度在白紙上畫出力的圖示。
⑤比較和的 ，從而判斷本次實(shí)驗(yàn)是否驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。
【答案】 CD/DC 相同位置 大小和方向
【詳解】②[1]將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質(zhì)小圓環(huán)上。將兩細(xì)線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當(dāng)?shù)牧瓌觾蓚€測力計，小圓環(huán)停止時由兩個測力計的示數(shù)得到兩拉力和的大小，還需要用鉛筆在白紙上標(biāo)記出小圓環(huán)的位置以及用鉛筆在白紙上標(biāo)記出兩細(xì)線的方向。
故選CD。
③[2]撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環(huán)拉到相同位置，由測力計的示數(shù)得到拉力的大小，沿細(xì)線標(biāo)記此時的方向；
⑤[3]比較和的大小和方向，從而判斷本次實(shí)驗(yàn)是否驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。
【變式1】（2024·福建漳州·統(tǒng)考模擬預(yù)測）某小組為了驗(yàn)證力的平行四邊形定則，設(shè)計了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)。在一半圓形刻度盤上安裝兩個可以沿盤邊緣自由移動的拉力傳感器A、B，兩輕繩的一端分別系在A、B掛鉤上，另一端系成結(jié)點(diǎn)O。在O點(diǎn)掛上重的鉤碼，使O位于刻度盤圓心，改變繩與豎直方向的夾角，分別記錄A、B的示數(shù)、及對應(yīng)刻度盤上的角度、。作出、和合力F的圖示，比較F與G是否等大反向，即可驗(yàn)證力的平行四邊形定則。

（1）下列操作中正確的是 。（填正確答案標(biāo)號）
A．刻度盤必須豎直放置
B．實(shí)驗(yàn)中要保證角度、始終等大
C．實(shí)驗(yàn)中要保證結(jié)點(diǎn)與刻度盤圓心始終重合
（2）某次實(shí)驗(yàn)測得、，、，圖乙中已畫出、的圖示及過O點(diǎn)的豎直線，請根據(jù)平行四邊形定則在答題卡的圖乙中作出合力F的圖示 ；
（3）A固定在刻度盤上某位置后，再將B從0°處的P位置順時針緩慢旋轉(zhuǎn)至90°處，則拉力傳感器A的示數(shù) （填“變大”“變小”或“不變”）。
【變式2】（2023·內(nèi)蒙古呼和浩特·統(tǒng)考模擬預(yù)測）某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，其中A 為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。

（1）如果沒有操作失誤，圖乙中的F與兩力中，方向一定沿 AO 方向的是 。
（2）本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是 。
A．理想實(shí)驗(yàn)法 B．等效替代法
C．控制變量法 D．建立物理模型法
（3）實(shí)驗(yàn)時，主要的步驟是：
A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；
B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A 點(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，
細(xì)繩的另一端系著繩套；
C．用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O,記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)；
D．按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力 F 和F 的圖示，并用平行四邊形定則求出合力 F;
E．只用一只彈簧測力計，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個力 F′ 的圖示；
F．比較F'和F 的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論。
上述步驟中：①有重要遺漏的步驟的序號是 和 ；
②遺漏的內(nèi)容分別是 和 。
考點(diǎn)二　實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新
實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新的兩種方法
以本實(shí)驗(yàn)為背景，以實(shí)驗(yàn)中操作的注意事項、誤差來源設(shè)置條件，或通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目.
1.對實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)方法的遷移
2.實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)
(1)橡皮筋彈簧測力計 (2)鉤碼彈簧測力計
【典例2】（2023·全國·模擬預(yù)測）在進(jìn)行“探究共點(diǎn)力合成的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，用如圖（a）所示的兩個力拉彈簧使之伸長至某一位置，并適當(dāng)調(diào)整力的方向，使兩力之間的夾角為90°。（圖中鉤碼規(guī)格相同）

（1）換用一根線牽引彈簧（圖b），使彈簧的伸長量與兩個力作用時相同，此時需要掛 個與圖甲中相同規(guī)格的鉤碼。
（2）你對合力與分力遵循什么樣的規(guī)律作出的猜想是 。
（3）本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是 。
A．理想實(shí)驗(yàn) B．等效替代 C．控制變量 D．物理模型
【變式1】（2023·吉林長春·統(tǒng)考模擬預(yù)測）某同學(xué)用平板和制作了一個直角架．該同學(xué)想通過該裝置，利用壓力傳感器和量角器來驗(yàn)證力的平行四邊形定則，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
（1）平板置于水平面上，壓力傳感器固定在平板上，將木塊置于壓力傳感器正上方，木塊緊靠平板，如圖甲所示，記錄此時傳感器的示數(shù)，此時平板對木塊的彈力為 ；
（2）以直角架連接邊為轉(zhuǎn)軸，抬高平板的另一端，使平板繞轉(zhuǎn)軸逆時針旋轉(zhuǎn)，平板轉(zhuǎn)過的角度為時，記錄傳感器的示數(shù)，如圖乙所示；
（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，比較和的大小，若與的關(guān)系為 ，即可初步驗(yàn)證平行四邊形定則；
（4）重復(fù)步驟（2），多次調(diào)整平板轉(zhuǎn)動的角度，比較和的大小，多次驗(yàn)證；
（5）在步驟（2）中，若不考慮平板與木塊間的摩擦，通過平行四邊形定則可以推出平板對木塊的彈力 （填“一直變大”或“先變大后變小”）．
【變式2】（2023·新疆烏魯木齊·統(tǒng)考二模）如圖甲所示，某實(shí)驗(yàn)小組用如下器材驗(yàn)證力的合成遵循平行四邊形定則。先將傳感器A固定，把拴著重物C的橡皮筋掛在傳感器A上，穩(wěn)定后，記錄傳感器A的示數(shù)，并測出此時橡皮筋的長度為。再用一輕繩連接重物C與傳感器B，水平向右拉動傳感器B，如圖乙所示，穩(wěn)定后，分別記錄兩傳感器A、B的示數(shù)、，并測出此時橡皮筋的長度為。
（1）請在圖丙中用力的圖示法作出、的合力，通過對比與的大小和方向得出力的合成遵循平行四邊形定則 。
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出該橡皮筋的勁度系數(shù) ，橡皮筋的原長 cm。
考點(diǎn)過關(guān)
【素質(zhì)基礎(chǔ)練】
1．（2023·河北·模擬預(yù)測）在“互成一定角度的兩個力的合成”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)將橡皮條一端固定在黑板上，另一端通過細(xì)繩套用兩個彈簧測力計互成角度的拉橡皮條，某次拉動時讓彈簧測力計A沿水平方向，另一個測力計B斜向下，如圖甲所示。現(xiàn)使橡皮條豎直伸長到穩(wěn)定狀態(tài)，結(jié)點(diǎn)位于O點(diǎn)，如果稍增大測力計A的拉力大小，而保持拉力方向及O點(diǎn)位置不變，需要調(diào)節(jié)測力計B的大小及方向，則測力計B應(yīng)該_________轉(zhuǎn)動（填順時針、逆時針或方向不動）；測力計B的拉力大小_________（填增大、減小或不變）。該同學(xué)的另一次實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖乙所示，其中O為橡皮條與細(xì)繩結(jié)點(diǎn)的位置。圖中___________是力與的合力的理論值，_______是力和的合力的實(shí)際值。（填F或）

2．（2023·重慶九龍坡·重慶市育才中學(xué)校考三模）某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩，圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。
（1）如果沒有操作失誤，圖乙中的F與兩力中，方向一定沿AO方向的是______。
（2）本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是______。
A．理想實(shí)驗(yàn)法 B．等效替代法
C．控制變量法 D．建立物理模型法
（3）實(shí)驗(yàn)時，主要的步驟是：
A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上
B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套
C．用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)
D．按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力和的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F
E．只用一只彈簧測力計，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個力的圖示
F．比較和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論。
上述步驟中，步驟C有重要遺漏，請你寫出遺漏的內(nèi)容是______。
3．（2023·全國·模擬預(yù)測）在進(jìn)行“探究共點(diǎn)力合成的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，用如圖（a）所示的兩個力拉彈簧使之伸長至某一位置，并適當(dāng)調(diào)整力的方向，使兩力之間的夾角為90°。（圖中鉤碼規(guī)格相同）

（1）換用一根線牽引彈簧（圖b），使彈簧的伸長量與兩個力作用時相同，此時需要掛___________個與圖甲中相同規(guī)格的鉤碼。
（2）你對合力與分力遵循什么樣的規(guī)律作出的猜想是___________。
（3）本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是___________。
A．理想實(shí)驗(yàn) B．等效替代 C．控制變量 D．物理模型
【能力提高練】
1. （2023·新疆·統(tǒng)考三模）如圖所示，某同學(xué)設(shè)計的“探究互成角度的力的合成規(guī)律”實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①用圖釘把一張白紙釘在木板上；
②用彈簧測力計測出重物M所受的重力；
③將木板豎直放置，三個細(xì)線套一端共系于一個結(jié)點(diǎn)，另一端分別系于輕質(zhì)彈簧測力計A、B和重物M上，A掛于固定點(diǎn)P，手持B拉動細(xì)線，使結(jié)點(diǎn)靜止于O點(diǎn)；
④分別記錄O點(diǎn)位置，兩個彈簧測力計的示數(shù)和方向；
⑤改變手持方向，使結(jié)點(diǎn)仍靜止于O點(diǎn)，重復(fù)步驟④。
請回答下列問題：
（1）某次實(shí)驗(yàn)中彈簧測力計A的指針位置如圖甲所示，其讀數(shù)為________N；

（2）圖乙中的F與兩個力中，方向和細(xì)線方向相同的是________（選填“F”或“”）；

（3）要使彈簧測力計B的示數(shù)最小，細(xì)繩的方向應(yīng)為________。
A．豎直方向 B．水平方向 C．垂直于的方向 D．沿方向
2．（2023·天津·模擬預(yù)測）做驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)，在圓形透明桌面上平鋪一張白紙，在桌子邊緣安裝三個光滑的滑輪，如圖所示，其中滑輪固定在桌子邊，滑輪、可沿桌邊移動，第一次實(shí)驗(yàn)中，步驟如下：
A．在三根輕繩下掛上一定數(shù)量的鉤碼，并使結(jié)點(diǎn)O靜止；
B．在白紙上描下O點(diǎn)的位置和三根繩子的方向，以O(shè)點(diǎn)為起點(diǎn)，作出三個拉力的圖示；
C．以繞過、的繩的兩個拉力為鄰邊作平行四邊形，作出以O(shè)點(diǎn)為起點(diǎn)的平行四邊形的對角線，量出對角線的長度；
D．檢驗(yàn)對角線的長度和繞過繩拉力的圖示的長度是否一樣，方向是否在一條直線上。
（1）這次實(shí)驗(yàn)中，若一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為m，另一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為，則第三根繩掛的鉤碼質(zhì)量M大小的范圍是________（用含M、m的不等式表示）；
（2）第二次實(shí)驗(yàn)時，改變滑輪、的位置和相應(yīng)繩上鉤碼的數(shù)量，使結(jié)點(diǎn)平衡，繩的結(jié)點(diǎn)____（填“必須”或“不必”）與第一次實(shí)驗(yàn)中白紙上描下的O點(diǎn)重合；
（3）實(shí)驗(yàn)中，若桌面不水平，______（選填“會”或“不會”）影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。
3．（2023·湖南·模擬預(yù)測）某同學(xué)用平板A和B制作了一個直角架。該同學(xué)想通過該裝置，利用壓力傳感器和量角器來驗(yàn)證力的平行四邊形定則，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
（1）平板B置于水平面上，壓力傳感器固定在平板B上，將木塊C置于壓力傳感器正上方，長方體木塊C另一側(cè)緊靠平板A，如圖甲所示，記錄此時傳感器的示數(shù)，此時平板A對木塊C的彈力為________；
（2）以直角架連接邊為支點(diǎn)，抬高平板B的另一端，使平板B繞支點(diǎn)逆時針旋轉(zhuǎn)，平板B轉(zhuǎn)過的角度為60°時，記錄傳感器的示數(shù)，如圖乙所示；
（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，比較和的大小，若與的關(guān)系為________，即可初步驗(yàn)證平行四邊形定則；
（4）重復(fù)步驟（2），多次調(diào)整平板B轉(zhuǎn)動的角度，比較和的大小，多次驗(yàn)證；
（5）若平板B從圖甲所示位置開始，以直角架連接邊為支點(diǎn)，緩慢將平板B旋轉(zhuǎn)到圖乙所示位置，可以觀察到平板B對木塊C的彈力變化，通過平行四邊形定則可以推出平板A對木塊C的彈力________（填“一直變大”或“先變大后變小”）。
【高考通關(guān)練】
1．（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中使用的器材有：木板、白紙、兩個標(biāo)準(zhǔn)彈簧測力計、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、刻度尺、鉛筆、細(xì)線和圖釘若干。完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：
①用圖釘將白紙固定在水平木板上。
②將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質(zhì)小圓環(huán)上。將兩細(xì)線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當(dāng)?shù)牧瓌觾蓚€測力計，小圓環(huán)停止時由兩個測力計的示數(shù)得到兩拉力和的大小，并___________。（多選，填正確答案標(biāo)號）
A．用刻度尺量出橡皮條的長度
B．用刻度尺量出兩細(xì)線的長度
C．用鉛筆在白紙上標(biāo)記出小圓環(huán)的位置
D．用鉛筆在白紙上標(biāo)記出兩細(xì)線的方向
③撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環(huán)拉到_________，由測力計的示數(shù)得到拉力的大小，沿細(xì)線標(biāo)記此時的方向。
④選擇合適標(biāo)度，由步驟②的結(jié)果在白紙上根據(jù)力的平行四邊形定則作和的合成圖，得出合力的大小和方向；按同一標(biāo)度在白紙上畫出力的圖示。
⑤比較和的________，從而判斷本次實(shí)驗(yàn)是否驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。
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實(shí)驗(yàn)3：驗(yàn)證力的平行四邊形法則
題型 實(shí)驗(yàn)題 命題趨勢和備考策略
高考考點(diǎn) 探究互成角度的力的合成規(guī)律的實(shí)驗(yàn)基本要求； 探究互成角度的力的合成規(guī)律的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及規(guī)律方法； 探究互成角度的力的合成規(guī)律實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新與改進(jìn)； 【命題規(guī)律】 近3年新高考卷對于本實(shí)驗(yàn)考查共計1次，主要考查： 1. 探究互成角度的力的合成規(guī)律的實(shí)驗(yàn)基本要求； 2. 探究互成角度的力的合成規(guī)律的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及規(guī)律方法； 3. 探究互成角度的力的合成規(guī)律實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新與改進(jìn)； 【備考策略】 利用互成角度的力的合成規(guī)律實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步加深對力的平行四邊形法則的理解；掌握探究互成角度力的合成規(guī)律實(shí)驗(yàn)的基本實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、實(shí)驗(yàn)的注意事項和誤差的分析方法；提高探索創(chuàng)新能力，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案，培養(yǎng)科學(xué)探究的科學(xué)素養(yǎng)。 【命題預(yù)測】 探究互成角度力的合成規(guī)律實(shí)驗(yàn)，在新高考中出現(xiàn)的頻率不大，屬于新高考的冷門實(shí)驗(yàn)，在2024年的全國各省的高考卷中的可能性不大，不過此實(shí)驗(yàn)被列入考試大綱職中，2024年的考生也不要心存僥幸，在總復(fù)習(xí)的時候也是必須要掌握的實(shí)驗(yàn)之一，努力提高科學(xué)探究素養(yǎng)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計能力。
新高考 2023 全國乙卷23題
2022
2021
【導(dǎo)航窗口】
知識梳理
一、 基本實(shí)驗(yàn)要求 2
二、規(guī)律方法總結(jié) 2
考點(diǎn)突破
考點(diǎn)一　教材原型實(shí)驗(yàn) 3
考點(diǎn)二　實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 3
考點(diǎn)過關(guān)
【素質(zhì)基礎(chǔ)練】 4
【能力提高練】 4
【高考通關(guān)練】 5
基本實(shí)驗(yàn)要求
1.實(shí)驗(yàn)原理
互成角度的兩個力F1、F2與另外一個力F′產(chǎn)生相同的效果，看F1、F2用平行四邊形定則求出的合力F與F′在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)是否相同.
2.實(shí)驗(yàn)器材
木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細(xì)繩、彈簧測力計兩個、三角板、刻度尺.
3.實(shí)驗(yàn)步驟
(1)用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的木板上.
(2)用兩個彈簧測力計分別鉤住兩個細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O.如圖1甲所示.
(3)用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個細(xì)繩套的方向，并記錄彈簧測力計的讀數(shù)，利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力F.
(4)只用一個彈簧測力計，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到與前面相同的位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)F′和細(xì)繩的方向，如圖乙所示.
(5)比較F′與用平行四邊形定則求得的合力F，看它們在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相同.
二、規(guī)律方法總結(jié)
1.正確使用彈簧測力計
(1)將兩只彈簧測力計調(diào)零后水平互鉤對拉過程中，讀數(shù)相同，可選；若不同，應(yīng)另換或調(diào)校，直至相同為止.
(2)使用時，讀數(shù)應(yīng)盡量大些，但不能超出范圍.
(3)被測力的方向應(yīng)與軸線方向一致.
(4)讀數(shù)時應(yīng)正對、平視刻度.
2.注意事項
(1)位置不變：在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長時結(jié)點(diǎn)的位置一定要相同，是為了使合力的作用效果與兩個分力共同作用效果相同，這是利用了等效替代的思想.
(2)角度合適：用兩個彈簧測力計鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60°～100°之間為宜.
(3)在合力不超出量程及在橡皮條彈性限度內(nèi)形變應(yīng)盡量大一些.細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向.
(4)統(tǒng)一標(biāo)度：在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些.
3.誤差分析
(1)誤差來源：除彈簧測力計本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等.
(2)減小誤差的辦法：
①實(shí)驗(yàn)過程中讀數(shù)時眼睛一定要正視彈簧測力計的刻度盤，要按有效數(shù)字位數(shù)要求和彈簧測力計的精度正確讀數(shù)和記錄.
②作圖時使用刻度尺，并借助于三角板，使表示兩力的對邊一定要平行.
考點(diǎn)一　教材原型實(shí)驗(yàn)
【典例1】（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中使用的器材有：木板、白紙、兩個標(biāo)準(zhǔn)彈簧測力計、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、刻度尺、鉛筆、細(xì)線和圖釘若干。完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：
①用圖釘將白紙固定在水平木板上。
②將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質(zhì)小圓環(huán)上。將兩細(xì)線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當(dāng)?shù)牧瓌觾蓚€測力計，小圓環(huán)停止時由兩個測力計的示數(shù)得到兩拉力和的大小，并 。（多選，填正確答案標(biāo)號）
A．用刻度尺量出橡皮條的長度
B．用刻度尺量出兩細(xì)線的長度
C．用鉛筆在白紙上標(biāo)記出小圓環(huán)的位置
D．用鉛筆在白紙上標(biāo)記出兩細(xì)線的方向
③撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環(huán)拉到 ，由測力計的示數(shù)得到拉力的大小，沿細(xì)線標(biāo)記此時的方向。
④選擇合適標(biāo)度，由步驟②的結(jié)果在白紙上根據(jù)力的平行四邊形定則作和的合成圖，得出合力的大小和方向；按同一標(biāo)度在白紙上畫出力的圖示。
⑤比較和的 ，從而判斷本次實(shí)驗(yàn)是否驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。
【答案】 CD/DC 相同位置 大小和方向
【詳解】②[1]將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質(zhì)小圓環(huán)上。將兩細(xì)線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當(dāng)?shù)牧瓌觾蓚€測力計，小圓環(huán)停止時由兩個測力計的示數(shù)得到兩拉力和的大小，還需要用鉛筆在白紙上標(biāo)記出小圓環(huán)的位置以及用鉛筆在白紙上標(biāo)記出兩細(xì)線的方向。
故選CD。
③[2]撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環(huán)拉到相同位置，由測力計的示數(shù)得到拉力的大小，沿細(xì)線標(biāo)記此時的方向；
⑤[3]比較和的大小和方向，從而判斷本次實(shí)驗(yàn)是否驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。
【變式1】（2024·福建漳州·統(tǒng)考模擬預(yù)測）某小組為了驗(yàn)證力的平行四邊形定則，設(shè)計了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)。在一半圓形刻度盤上安裝兩個可以沿盤邊緣自由移動的拉力傳感器A、B，兩輕繩的一端分別系在A、B掛鉤上，另一端系成結(jié)點(diǎn)O。在O點(diǎn)掛上重的鉤碼，使O位于刻度盤圓心，改變繩與豎直方向的夾角，分別記錄A、B的示數(shù)、及對應(yīng)刻度盤上的角度、。作出、和合力F的圖示，比較F與G是否等大反向，即可驗(yàn)證力的平行四邊形定則。

（1）下列操作中正確的是 。（填正確答案標(biāo)號）
A．刻度盤必須豎直放置
B．實(shí)驗(yàn)中要保證角度、始終等大
C．實(shí)驗(yàn)中要保證結(jié)點(diǎn)與刻度盤圓心始終重合
（2）某次實(shí)驗(yàn)測得、，、，圖乙中已畫出、的圖示及過O點(diǎn)的豎直線，請根據(jù)平行四邊形定則在答題卡的圖乙中作出合力F的圖示 ；
（3）A固定在刻度盤上某位置后，再將B從0°處的P位置順時針緩慢旋轉(zhuǎn)至90°處，則拉力傳感器A的示數(shù) （填“變大”“變小”或“不變”）。
【答案】 AC/CA 變大
【詳解】（1）[1]A．為避免摩擦影響，刻度盤必須豎直放置，A正確；
B．實(shí)驗(yàn)中、不需要等大，B錯誤；
C．實(shí)驗(yàn)需要測量拉力對應(yīng)的角度，則要保證結(jié)點(diǎn)與刻度盤圓心始終重合，C正確。
故選AC。
（2）[2]如圖

（3）[3]兩彈力的合力等于重力且保持不變，則當(dāng)將B從0°處的P位置緩慢轉(zhuǎn)動過程中，拉力傳感器A的示數(shù)變大。
【變式2】（2023·內(nèi)蒙古呼和浩特·統(tǒng)考模擬預(yù)測）某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，其中A 為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。

（1）如果沒有操作失誤，圖乙中的F與兩力中，方向一定沿 AO 方向的是 。
（2）本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是 。
A．理想實(shí)驗(yàn)法 B．等效替代法
C．控制變量法 D．建立物理模型法
（3）實(shí)驗(yàn)時，主要的步驟是：
A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；
B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A 點(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，
細(xì)繩的另一端系著繩套；
C．用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O,記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)；
D．按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力 F 和F 的圖示，并用平行四邊形定則求出合力 F;
E．只用一只彈簧測力計，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個力 F′ 的圖示；
F．比較F'和F 的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論。
上述步驟中：①有重要遺漏的步驟的序號是 和 ；
②遺漏的內(nèi)容分別是 和 。
【答案】 B C E 在白紙上記下兩個彈簧測力計的方向 將橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O點(diǎn)
【詳解】（1）[1]是用一個彈簧測力計將結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)時測力計的拉力大小，該拉力必與OA在同一條直線上。
（2）[2]本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是等效替代法。
故選B。
（3）[3][4][5][6]步驟C中讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)并且要在白紙上記下兩個彈簧測力計的方向。步驟E中用一只彈簧測力計，應(yīng)通過細(xì)繩套拉橡皮條使橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O點(diǎn)。
考點(diǎn)二　實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新
實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新的兩種方法
以本實(shí)驗(yàn)為背景，以實(shí)驗(yàn)中操作的注意事項、誤差來源設(shè)置條件，或通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目.
1.對實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)方法的遷移
2.實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)
(1)橡皮筋彈簧測力計 (2)鉤碼彈簧測力計
【典例2】（2023·全國·模擬預(yù)測）在進(jìn)行“探究共點(diǎn)力合成的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，用如圖（a）所示的兩個力拉彈簧使之伸長至某一位置，并適當(dāng)調(diào)整力的方向，使兩力之間的夾角為90°。（圖中鉤碼規(guī)格相同）

（1）換用一根線牽引彈簧（圖b），使彈簧的伸長量與兩個力作用時相同，此時需要掛 個與圖甲中相同規(guī)格的鉤碼。
（2）你對合力與分力遵循什么樣的規(guī)律作出的猜想是 。
（3）本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是 。
A．理想實(shí)驗(yàn) B．等效替代 C．控制變量 D．物理模型
【答案】 5 平行四邊形定則 B
【詳解】(1)[1]設(shè)一個鉤碼的重力為G，圖a中互成90°的兩個力，，則合力為
圖b中為了保持拉力的作用效果相同，故要掛5個相同的鉤碼；
(2)[2]根據(jù)3、4、5個鉤碼及夾角的關(guān)系，可知猜想出力合力與分力遵循平行四邊形法則；
(3)[3]該實(shí)驗(yàn)保證合力與幾個分力共同作用的作用效果相同，運(yùn)用了等效替代法。
故選B。
【變式1】（2023·吉林長春·統(tǒng)考模擬預(yù)測）某同學(xué)用平板和制作了一個直角架．該同學(xué)想通過該裝置，利用壓力傳感器和量角器來驗(yàn)證力的平行四邊形定則，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
（1）平板置于水平面上，壓力傳感器固定在平板上，將木塊置于壓力傳感器正上方，木塊緊靠平板，如圖甲所示，記錄此時傳感器的示數(shù)，此時平板對木塊的彈力為 ；
（2）以直角架連接邊為轉(zhuǎn)軸，抬高平板的另一端，使平板繞轉(zhuǎn)軸逆時針旋轉(zhuǎn)，平板轉(zhuǎn)過的角度為時，記錄傳感器的示數(shù)，如圖乙所示；
（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，比較和的大小，若與的關(guān)系為 ，即可初步驗(yàn)證平行四邊形定則；
（4）重復(fù)步驟（2），多次調(diào)整平板轉(zhuǎn)動的角度，比較和的大小，多次驗(yàn)證；
（5）在步驟（2）中，若不考慮平板與木塊間的摩擦，通過平行四邊形定則可以推出平板對木塊的彈力 （填“一直變大”或“先變大后變小”）．
【答案】 0 一直變大
【詳解】（1）[1]題圖甲中平板B水平放置，平板A與木塊C只接觸不作用，所以平板A對木塊C的彈力為0。
（3）[2]對木塊C進(jìn)行受力分析，可知平板A對木塊C的彈力和平板B對木塊C的彈力均與各自接觸面垂直，由于木塊C處于平衡狀態(tài)，故這兩個彈力的合力應(yīng)該豎直向上，作出平行四邊形如圖1，根據(jù)幾何關(guān)系可知合力為，所以在誤差允許的范圍內(nèi)，若，即兩個平板對木塊C的彈力的合力與木塊C受到的重力大小相等，方向相反，則可初步驗(yàn)證平行四邊形定則。
（5）[3]平板B從題圖甲所示位置緩慢旋轉(zhuǎn)至題圖乙所示位置的過程中，兩板對木塊C的彈力夾角不變，保持垂直，作出輔助圓，如圖2，可知平板A對木塊C的彈力一直變大。
【變式2】（2023·新疆烏魯木齊·統(tǒng)考二模）如圖甲所示，某實(shí)驗(yàn)小組用如下器材驗(yàn)證力的合成遵循平行四邊形定則。先將傳感器A固定，把拴著重物C的橡皮筋掛在傳感器A上，穩(wěn)定后，記錄傳感器A的示數(shù)，并測出此時橡皮筋的長度為。再用一輕繩連接重物C與傳感器B，水平向右拉動傳感器B，如圖乙所示，穩(wěn)定后，分別記錄兩傳感器A、B的示數(shù)、，并測出此時橡皮筋的長度為。
（1）請在圖丙中用力的圖示法作出、的合力，通過對比與的大小和方向得出力的合成遵循平行四邊形定則 。
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出該橡皮筋的勁度系數(shù) ，橡皮筋的原長 cm。
【答案】 0.5 14.00
【詳解】（1）[1]根據(jù)題意可知物體的重力為
G=3.00N
根據(jù)力的圖示法作出合力為
（2）[2][3]開始時，根據(jù)胡克定律
代入數(shù)據(jù)有
連接傳感器B后，有
代入數(shù)據(jù)有
聯(lián)立解得
考點(diǎn)過關(guān)
【素質(zhì)基礎(chǔ)練】
1．（2023·河北·模擬預(yù)測）在“互成一定角度的兩個力的合成”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)將橡皮條一端固定在黑板上，另一端通過細(xì)繩套用兩個彈簧測力計互成角度的拉橡皮條，某次拉動時讓彈簧測力計A沿水平方向，另一個測力計B斜向下，如圖甲所示。現(xiàn)使橡皮條豎直伸長到穩(wěn)定狀態(tài)，結(jié)點(diǎn)位于O點(diǎn)，如果稍增大測力計A的拉力大小，而保持拉力方向及O點(diǎn)位置不變，需要調(diào)節(jié)測力計B的大小及方向，則測力計B應(yīng)該_________轉(zhuǎn)動（填順時針、逆時針或方向不動）；測力計B的拉力大小_________（填增大、減小或不變）。該同學(xué)的另一次實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖乙所示，其中O為橡皮條與細(xì)繩結(jié)點(diǎn)的位置。圖中___________是力與的合力的理論值，_______是力和的合力的實(shí)際值。（填F或）

【答案】 逆時針 增大 F
【詳解】[1][2]保持O點(diǎn)位置不變，、的合力不變，由平行四邊形定則可知，保持方向不變，大小增大，需繞O點(diǎn)逆時針轉(zhuǎn)動同時使的大小增加。
[3][4]按照平行四邊形定則作圖獲得的合力為理論合力，即F是與的合力的理論值；與橡皮條在同一條直線上對應(yīng)的拉力為合力的實(shí)際值，即是力和的合力的實(shí)際值。
2．（2023·重慶九龍坡·重慶市育才中學(xué)校考三模）某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩，圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。
（1）如果沒有操作失誤，圖乙中的F與兩力中，方向一定沿AO方向的是______。
（2）本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是______。
A．理想實(shí)驗(yàn)法 B．等效替代法
C．控制變量法 D．建立物理模型法
（3）實(shí)驗(yàn)時，主要的步驟是：
A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上
B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套
C．用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)
D．按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力和的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F
E．只用一只彈簧測力計，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個力的圖示
F．比較和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論。
上述步驟中，步驟C有重要遺漏，請你寫出遺漏的內(nèi)容是______。
【答案】 B
記下兩條橡皮條的方向
【詳解】（1）[1] 由一個彈簧測力計拉橡皮條至O點(diǎn)的拉力一定沿AO方向；而兩根彈簧測力計拉橡皮條至O點(diǎn)的拉力，根據(jù)平行四邊形定則作出兩彈簧測力計拉力的合力，由于誤差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是。
（2）[2] 一個力的作用效果與兩個力的作用效果相同，它們的作用效果可以等效替代。
故選B。
（3）[3]用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，細(xì)繩與木板平行，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，記錄下O 點(diǎn)的位置，記下兩條橡皮條的方向，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)。
3．（2023·全國·模擬預(yù)測）在進(jìn)行“探究共點(diǎn)力合成的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，用如圖（a）所示的兩個力拉彈簧使之伸長至某一位置，并適當(dāng)調(diào)整力的方向，使兩力之間的夾角為90°。（圖中鉤碼規(guī)格相同）

（1）換用一根線牽引彈簧（圖b），使彈簧的伸長量與兩個力作用時相同，此時需要掛___________個與圖甲中相同規(guī)格的鉤碼。
（2）你對合力與分力遵循什么樣的規(guī)律作出的猜想是___________。
（3）本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是___________。
A．理想實(shí)驗(yàn) B．等效替代 C．控制變量 D．物理模型
【答案】 5 平行四邊形定則 B
【詳解】(1)[1]設(shè)一個鉤碼的重力為G，圖a中互成90°的兩個力，，則合力為，圖b中為了保持拉力的作用效果相同，故要掛5個相同的鉤碼；
(2)[2]根據(jù)3、4、5個鉤碼及夾角的關(guān)系，可知猜想出力合力與分力遵循平行四邊形法則；
(3)[3]該實(shí)驗(yàn)保證合力與幾個分力共同作用的作用效果相同，運(yùn)用了等效替代法。
故選B。
【能力提高練】
1. （2023·新疆·統(tǒng)考三模）如圖所示，某同學(xué)設(shè)計的“探究互成角度的力的合成規(guī)律”實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①用圖釘把一張白紙釘在木板上；
②用彈簧測力計測出重物M所受的重力；
③將木板豎直放置，三個細(xì)線套一端共系于一個結(jié)點(diǎn)，另一端分別系于輕質(zhì)彈簧測力計A、B和重物M上，A掛于固定點(diǎn)P，手持B拉動細(xì)線，使結(jié)點(diǎn)靜止于O點(diǎn)；
④分別記錄O點(diǎn)位置，兩個彈簧測力計的示數(shù)和方向；
⑤改變手持方向，使結(jié)點(diǎn)仍靜止于O點(diǎn)，重復(fù)步驟④。
請回答下列問題：
（1）某次實(shí)驗(yàn)中彈簧測力計A的指針位置如圖甲所示，其讀數(shù)為________N；

（2）圖乙中的F與兩個力中，方向和細(xì)線方向相同的是________（選填“F”或“”）；

（3）要使彈簧測力計B的示數(shù)最小，細(xì)繩的方向應(yīng)為________。
A．豎直方向 B．水平方向 C．垂直于的方向 D．沿方向
【答案】 2.00 C
【詳解】（1）[1] 彈簧測力計的分度值為0.1N，讀數(shù)為2.00N；
（2）[2]實(shí)驗(yàn)中有誤差，所以為實(shí)驗(yàn)測量值，方向和細(xì)線方向相同；
（3）[3]根據(jù)題意作出力的合成如圖：

可知細(xì)繩的方向垂直于時彈簧測力計B的示數(shù)最小。
故選C。
2．（2023·天津·模擬預(yù)測）做驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)，在圓形透明桌面上平鋪一張白紙，在桌子邊緣安裝三個光滑的滑輪，如圖所示，其中滑輪固定在桌子邊，滑輪、可沿桌邊移動，第一次實(shí)驗(yàn)中，步驟如下：
A．在三根輕繩下掛上一定數(shù)量的鉤碼，并使結(jié)點(diǎn)O靜止；
B．在白紙上描下O點(diǎn)的位置和三根繩子的方向，以O(shè)點(diǎn)為起點(diǎn)，作出三個拉力的圖示；
C．以繞過、的繩的兩個拉力為鄰邊作平行四邊形，作出以O(shè)點(diǎn)為起點(diǎn)的平行四邊形的對角線，量出對角線的長度；
D．檢驗(yàn)對角線的長度和繞過繩拉力的圖示的長度是否一樣，方向是否在一條直線上。
（1）這次實(shí)驗(yàn)中，若一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為m，另一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為，則第三根繩掛的鉤碼質(zhì)量M大小的范圍是________（用含M、m的不等式表示）；
（2）第二次實(shí)驗(yàn)時，改變滑輪、的位置和相應(yīng)繩上鉤碼的數(shù)量，使結(jié)點(diǎn)平衡，繩的結(jié)點(diǎn)____（填“必須”或“不必”）與第一次實(shí)驗(yàn)中白紙上描下的O點(diǎn)重合；
（3）實(shí)驗(yàn)中，若桌面不水平，______（選填“會”或“不會”）影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。
【答案】 不必 不會
【詳解】（1）[1]若一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為m，另一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為2m，則兩繩子的拉力分別為mg、2mg，兩繩子的拉力的合力F的范圍是2mg-mg≤F≤mg＋2mg，即mg≤F≤3mg
三力的合力為零，則第三根繩掛的鉤碼質(zhì)量在m~3m之間，即第三根繩掛的鉤碼質(zhì)量
（2）[2]本實(shí)驗(yàn)不是先用一根繩拉結(jié)點(diǎn)，然后用兩根繩去拉結(jié)點(diǎn)，使一根繩拉的作用效果與兩根繩拉的作用效果相同，而是三根繩都直接拉O點(diǎn)，所以O(shè)點(diǎn)的位置可以改變；
（3）[3]若桌面不水平，繩子的拉力仍等于下掛砝碼的重力，不會影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。
3．（2023·湖南·模擬預(yù)測）某同學(xué)用平板A和B制作了一個直角架。該同學(xué)想通過該裝置，利用壓力傳感器和量角器來驗(yàn)證力的平行四邊形定則，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
（1）平板B置于水平面上，壓力傳感器固定在平板B上，將木塊C置于壓力傳感器正上方，長方體木塊C另一側(cè)緊靠平板A，如圖甲所示，記錄此時傳感器的示數(shù)，此時平板A對木塊C的彈力為________；
（2）以直角架連接邊為支點(diǎn)，抬高平板B的另一端，使平板B繞支點(diǎn)逆時針旋轉(zhuǎn)，平板B轉(zhuǎn)過的角度為60°時，記錄傳感器的示數(shù)，如圖乙所示；
（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，比較和的大小，若與的關(guān)系為________，即可初步驗(yàn)證平行四邊形定則；
（4）重復(fù)步驟（2），多次調(diào)整平板B轉(zhuǎn)動的角度，比較和的大小，多次驗(yàn)證；
（5）若平板B從圖甲所示位置開始，以直角架連接邊為支點(diǎn)，緩慢將平板B旋轉(zhuǎn)到圖乙所示位置，可以觀察到平板B對木塊C的彈力變化，通過平行四邊形定則可以推出平板A對木塊C的彈力________（填“一直變大”或“先變大后變小”）。
【答案】 0 一直變大
【詳解】（1）[1]題圖甲中平板B水平放置，平板A與木塊C只接觸不作用，所以平板A對木塊C的彈力為0。
（3）[2]對木塊C進(jìn)行受力分析，可知平板A對木塊C的彈力和平板B對木塊C的彈力均與各自接觸面垂直，由于木塊C處于平衡狀態(tài)，故這兩個彈力的合力應(yīng)該豎直向上，作出平行四邊形如圖1，根據(jù)幾何關(guān)系可知合力為，所以在誤差允許的范圍內(nèi)，若，即兩個平板對木塊C的彈力的合力與木塊C受到的重力大小相等，方向相反，則可初步驗(yàn)證平行四邊形定則。
（5）[3]平板B從題圖甲所示位置緩慢旋轉(zhuǎn)至題圖乙所示位置的過程中，兩板對木塊C的彈力夾角不變，保持垂直，作出輔助圓，如圖2，可知平板A對木塊C的彈力一直變大。
【高考通關(guān)練】
1．（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中使用的器材有：木板、白紙、兩個標(biāo)準(zhǔn)彈簧測力計、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、刻度尺、鉛筆、細(xì)線和圖釘若干。完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：
①用圖釘將白紙固定在水平木板上。
②將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質(zhì)小圓環(huán)上。將兩細(xì)線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當(dāng)?shù)牧瓌觾蓚€測力計，小圓環(huán)停止時由兩個測力計的示數(shù)得到兩拉力和的大小，并___________。（多選，填正確答案標(biāo)號）
A．用刻度尺量出橡皮條的長度
B．用刻度尺量出兩細(xì)線的長度
C．用鉛筆在白紙上標(biāo)記出小圓環(huán)的位置
D．用鉛筆在白紙上標(biāo)記出兩細(xì)線的方向
③撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環(huán)拉到_________，由測力計的示數(shù)得到拉力的大小，沿細(xì)線標(biāo)記此時的方向。
④選擇合適標(biāo)度，由步驟②的結(jié)果在白紙上根據(jù)力的平行四邊形定則作和的合成圖，得出合力的大小和方向；按同一標(biāo)度在白紙上畫出力的圖示。
⑤比較和的________，從而判斷本次實(shí)驗(yàn)是否驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。
【答案】 CD/DC 相同位置 大小和方向
【詳解】②[1]將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質(zhì)小圓環(huán)上。將兩細(xì)線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當(dāng)?shù)牧瓌觾蓚€測力計，小圓環(huán)停止時由兩個測力計的示數(shù)得到兩拉力和的大小，還需要用鉛筆在白紙上標(biāo)記出小圓環(huán)的位置以及用鉛筆在白紙上標(biāo)記出兩細(xì)線的方向。
故選CD。
③[2]撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環(huán)拉到相同位置，由測力計的示數(shù)得到拉力的大小，沿細(xì)線標(biāo)記此時的方向；
⑤[3]比較和的大小和方向，從而判斷本次實(shí)驗(yàn)是否驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。
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