2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 第5講 實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證力的平行四邊形定則學(xué)案
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1、 第5講 實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證力的平行四邊形定則 微知識(shí) 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)的平行四邊形定則。 2.實(shí)驗(yàn)原理 等效法:使一個(gè)力F′的作用效果和兩個(gè)力F1、F2的作用效果相同,都是使同一條一端固定的橡皮條伸長(zhǎng)到某點(diǎn),所以這個(gè)力F′就是那兩個(gè)力F1和F2的合力。作出力F′的圖示,再根據(jù)平行四邊形定則作出力F1和F2的合力F的圖示,比較F和F′的大小和方向是否相同。 3.實(shí)驗(yàn)器材 方木板,白紙,彈簧測(cè)力計(jì)(兩個(gè)),三角板,刻度尺,圖釘(若干個(gè)),細(xì)芯鉛筆,橡皮條,細(xì)繩套(兩個(gè))。 4.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)用圖釘把白紙釘
2、在水平桌面上的方木板上。 (2)用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn),橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套。 (3)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長(zhǎng)到某一位置O,如圖所示,記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù),用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩套的方向。 (4)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩方向畫直線,按選定的標(biāo)度作出這兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示,并以F1和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形,過O點(diǎn)畫平行四邊形的對(duì)角線,此對(duì)角線即為合力F的圖示。 (5)只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O,記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩的方向,用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度
3、沿記錄的方向作出這個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F′的圖示。 (6)比較力F′與用平行四邊形定則求出的合力F在大小和方向上是否相同。 (7)改變兩個(gè)力F1和F2的大小和夾角,再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。 5.注意事項(xiàng) (1)不要直接以橡皮條端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn),可拴一短細(xì)繩連兩細(xì)繩套,以三繩交點(diǎn)為結(jié)點(diǎn),應(yīng)使結(jié)點(diǎn)小些,以便準(zhǔn)確地記錄結(jié)點(diǎn)O的位置。 (2)在同一次實(shí)驗(yàn)中,使橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)結(jié)點(diǎn)O的位置一定要相同。 (3)不要用老化的橡皮條,檢查方法是用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條,要反復(fù)做幾次,使橡皮條拉到相同的長(zhǎng)度看彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)有無變化。 (4)細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些,便于確定力的方向。不要直接沿細(xì)繩套的方向畫直線,應(yīng)在細(xì)繩套
4、末端用鉛筆畫一個(gè)點(diǎn),取掉細(xì)繩套后,再將所標(biāo)點(diǎn)與O點(diǎn)連直線確定力的方向。 (5)在同一次實(shí)驗(yàn)中,畫力的圖示所選定的標(biāo)度要相同,并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度,使所作力的圖示稍大一些。 6.誤差分析 (1)彈簧測(cè)力計(jì)本身不夠準(zhǔn)確造成的誤差,為此要選擇比較準(zhǔn)確的彈簧測(cè)力計(jì)。 (2)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)和作圖造成偶然誤差,需要多做幾次實(shí)驗(yàn),并且使兩分力F1、F2的夾角適當(dāng)大些。 一、思維辨析(判斷正誤,正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”。) 1.同一次實(shí)驗(yàn)中只要使彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度相等即可,沒有必要把結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O點(diǎn)。(×) 2.細(xì)繩的作用之一記錄力的方向,其長(zhǎng)短對(duì)實(shí)驗(yàn)沒有影響。(×) 3.彈簧測(cè)力計(jì)的
5、作用是記錄力的大小,其準(zhǔn)確度會(huì)直接影響到實(shí)驗(yàn)的精確度。(√) 二、對(duì)點(diǎn)微練 1.(實(shí)驗(yàn)原理)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中,合力與分力的作用效果相同,這里作用效果是指( ) A.彈簧測(cè)力計(jì)的彈簧被拉長(zhǎng) B.固定橡皮條的圖釘受拉力產(chǎn)生形變 C.細(xì)繩套受拉力產(chǎn)生形變 D.使橡皮條在同一方向上伸長(zhǎng)到同一位置 解析 合力與分力之間是等效替代關(guān)系,所以在實(shí)驗(yàn)中的作用效果相同是指橡皮條的伸長(zhǎng)量相同且伸長(zhǎng)到同一位置。 答案 D 2.(實(shí)驗(yàn)操作)在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)時(shí),下面列出的措施中,不利于改進(jìn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是( ) A.橡皮條彈性要好,拉到O點(diǎn)時(shí)拉力應(yīng)適當(dāng)大些 B
6、.兩個(gè)分力F1和F2間的夾角要盡量大些 C.拉橡皮條時(shí),橡皮條、細(xì)繩和彈簧測(cè)力計(jì)平行貼近木板面 D.拉橡皮條的繩要細(xì),而且要稍長(zhǎng)一些 解析 拉力“適當(dāng)”大些能減小誤差;而夾角“盡量”大些,則使作圖誤差變大;橡皮條等“貼近”木板,目的是使拉線水平;繩子要細(xì)且稍長(zhǎng)便于確定力的方向,因此選B項(xiàng)。 答案 B 見學(xué)生用書P034 微考點(diǎn) 1 實(shí)驗(yàn)操作和誤差分析 核|心|微|講 本實(shí)驗(yàn)的原理是兩個(gè)力共同作用的效果與一個(gè)力作用的效果相同,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)正確使用器材,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)記錄哪些數(shù)據(jù),并理解這樣做的原因。 典|例|微|探 【例1】 在“探究求合力的方法”時(shí),先將橡皮筋的一端固定在水平木板
7、上,另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩。實(shí)驗(yàn)時(shí),需要兩次拉伸橡皮筋,一次是通過兩細(xì)繩用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)互成角度地拉橡皮筋,另一次是用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)通過細(xì)繩拉橡皮筋。 (1)(多選)實(shí)驗(yàn)對(duì)兩次拉伸橡皮筋的要求中,下列說法中正確的有________。(填選項(xiàng)字母) A.將橡皮筋拉伸相同長(zhǎng)度即可 B.將橡皮筋沿相同方向拉到相同長(zhǎng)度 C.將彈簧測(cè)力計(jì)都拉到相同刻度 D.將橡皮筋和繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置 (2)(多選)在操作過程中,對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的說法有________。(填選項(xiàng)字母) A.兩細(xì)繩必須等長(zhǎng) B.彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩、橡皮筋都應(yīng)與木板平行 C.拉橡皮筋的細(xì)繩要長(zhǎng)些,標(biāo)記同一細(xì)繩方向
8、的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些 D.用兩彈簧測(cè)力計(jì)同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)兩彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)之差應(yīng)盡可能大 (3)若用F表示兩個(gè)分力F1、F2的合力,用F′表示F1和F2的等效力,則可以判斷________(填“甲”或“乙”)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是符合事實(shí)的。 【解題導(dǎo)思】 (1)兩次拉伸橡皮筋時(shí),為什么要保證結(jié)點(diǎn)到達(dá)同一位置? 答:這樣才能認(rèn)為產(chǎn)生相同的效果。 (2)畫力的圖示時(shí),為什么要求標(biāo)記同細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要適當(dāng)?shù)倪h(yuǎn)些? 答:這樣作圖確定力的方向時(shí)誤差較小。 解析 (1)兩次拉橡皮筋的長(zhǎng)度和方向都應(yīng)相同,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;彈簧測(cè)力計(jì)不需要拉到相同刻度,C項(xiàng)錯(cuò)誤;兩次拉力效果需相同,D項(xiàng)正確。 (2)
9、兩細(xì)繩要互成角度,并非要等長(zhǎng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;為了減小實(shí)驗(yàn)中因摩擦造成的誤差,并使所有力都與木板平行,B項(xiàng)正確;為了使方向記錄得更準(zhǔn)些,C項(xiàng)正確;彈簧測(cè)力計(jì)同時(shí)拉細(xì)繩時(shí),拉力不能太大,也不能太小,對(duì)兩力之差沒有過多要求,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 (3)F′的方向一定沿著橡皮筋的方向,由于實(shí)驗(yàn)有誤差,所以平行四邊形的對(duì)角線不一定沿著橡皮筋方向。 答案 (1)BD (2)BC (3)甲 題|組|微|練 1.在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上,將橡皮條的一端固定在板上一點(diǎn),兩個(gè)細(xì)繩套系在橡皮條的另一端。用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別拉住兩個(gè)細(xì)繩套,互成角度地施加拉力,使橡皮條伸長(zhǎng)
10、,結(jié)點(diǎn)到達(dá)紙面上某一位置,如圖所示。請(qǐng)將以下的實(shí)驗(yàn)操作和處理補(bǔ)充完整: (1)用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)位置,記為O。 (2)記錄兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1和F2,沿每條細(xì)繩(套)的方向用鉛筆分別描出幾個(gè)點(diǎn),用刻度尺把相應(yīng)的點(diǎn)連成線。 (3)只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)仍拉到位置O,記錄測(cè)力計(jì)的示數(shù)F3,_______________________ ___________________。 (4)按照力的圖示要求,作出拉力F1、F2、F3。 (5)根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F。 (6)比較__________________的一致程度,若有較大差異,對(duì)其原因
11、進(jìn)行分析,并作出相應(yīng)的改進(jìn)后再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 答案 (3)沿此時(shí)細(xì)繩(套)的方向用鉛筆描出幾個(gè)點(diǎn),用刻度尺把這些點(diǎn)連成直線 (6)合力F與F3的大小、方向 2.“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中。 (1)部分實(shí)驗(yàn)步驟如下,請(qǐng)完成有關(guān)內(nèi)容: A.將一根橡皮筋的一端固定在貼有白紙的豎直平整木板上,另一端綁上兩根細(xì)線。 B.在其中一根細(xì)線上掛上5個(gè)質(zhì)量相等的鉤碼,使橡皮筋拉伸,如圖甲所示,記錄:__________、__________、__________。 C.將步驟B中的鉤碼取下,分別在兩根細(xì)線上掛上4個(gè)和3個(gè)質(zhì)量相等的鉤碼,用兩光滑硬棒B,C使兩細(xì)線互成角度,如圖乙表示,小心調(diào)
12、整B,C的位置,使___________________ _____________________________________________________, __________,記錄________________________________________ _________________________。 (2)如果“力的平行四邊形定則”得到驗(yàn)證,那么圖乙中=________。 解析 (1)根據(jù)驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)步驟可知,B中應(yīng)記錄的是結(jié)點(diǎn)O的位置;鉤碼個(gè)數(shù)(或細(xì)線拉力大小);拉力方向(或細(xì)線方向)。C中調(diào)整B,C位置的目的是使橡皮筋與細(xì)線的結(jié)點(diǎn)O′與步驟B
13、中記錄的結(jié)點(diǎn)位置重合,需要記錄的是細(xì)線方向和鉤碼個(gè)數(shù)(或細(xì)線拉力大小)。 (2)若平行四邊形定則得到驗(yàn)證,設(shè)每個(gè)鉤碼重為G,則F=5G,F(xiàn)1=4G,F(xiàn)2=3G,由三角函數(shù)關(guān)系可知三力恰好構(gòu)成直角三角形,則cosα=,cosβ=,所以=。 答案 (1)B.結(jié)點(diǎn)O的位置 鉤碼個(gè)數(shù) 拉力方向(或細(xì)線方向) C.橡皮筋與細(xì)線的結(jié)點(diǎn)O′與步驟B中結(jié)點(diǎn)位置重合 鉤碼個(gè)數(shù)和對(duì)應(yīng)細(xì)線的方向 (2) 微考點(diǎn) 2 實(shí)驗(yàn)的遷移、拓展和創(chuàng)新 核|心|微|講 本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)記錄下合力和分力的大小和方向,下列方法中也能達(dá)到同樣的目的。 1.用細(xì)繩上掛鉤碼的方法記錄力的大小。 2.用一只彈簧測(cè)力計(jì)也可以完成實(shí)
14、驗(yàn)。 3.用DIS實(shí)驗(yàn)裝置來記錄力的大小。 典|例|微|探 【例2】 某同學(xué)通過下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則。實(shí)驗(yàn)步驟如下: ①將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上,使其軸線沿豎直方向。 ②如圖甲所示,將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上,另一端用圓珠筆尖豎直向下拉,直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時(shí),將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1、O2,記錄彈簧秤的示數(shù)F,測(cè)量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長(zhǎng)度l)。每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50 N,測(cè)出所對(duì)應(yīng)的l,部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示: F/N 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 l/cm l0 10.97 12
15、.02 13.00 13.98 15.05 ③找出②中F=2.50 N時(shí)橡皮筋兩端的位置,重新標(biāo)記為O、O′,橡皮筋的拉力記為FOO′。 ④在秤鉤上涂抹少許潤滑油,將橡皮筋搭在秤鉤上,如圖乙所示。用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時(shí)拉橡皮筋的兩端,使秤鉤的下端達(dá)到O點(diǎn),將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B,橡皮筋OA段的拉力記為FOA,OB段的拉力記為FOB。 完成下列作圖和填空: (1)利用表中數(shù)據(jù)在圖丙中畫出F-l圖線,根據(jù)圖線求得l0=________ cm。 (2)測(cè)得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,則FOA的大小為______ N。 (3)在圖丁中根據(jù)給出的標(biāo)度,作出F
16、OA和FOB的合力F′的圖示。 (4)通過比較F′與________的大小和方向,即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 【解題導(dǎo)思】 (1)橡皮筋的F-l圖象斜率的物理意義? 答:表示橡皮筋的勁度系數(shù)。 (2)橡皮筋的OA、OB段拉力大小有何關(guān)系,為什么? 答:相等,涂抹潤滑油的掛鉤相當(dāng)于定滑輪。 解析 (1)如圖所示,由圖象可知,當(dāng)F=0時(shí)的長(zhǎng)度即為原長(zhǎng),l0=10.0 cm。 (2)由圖象可知, F=(l-l0)k=0.5(l-10)。 當(dāng)l=OA+OB=13.60 cm時(shí),F(xiàn)=(13.60-10.0)×0.5 N=1.80 N。 (3)如圖所示。 (4)比較F′與FOO′
17、的大小和方向,即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 答案 (1)見解析圖 10.0(9.8、9.9、10.1均正確) (2)1.80(1.70~1.90均正確) (3)見解析圖 (4)FOO′ 題|組|微|練 3.完成以下“驗(yàn)證平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)主要步驟: (1)如圖甲,用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長(zhǎng),記下結(jié)點(diǎn)位置O和兩測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1、F2以及兩細(xì)繩套的方向。 (2)如圖乙,用一只彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到________,記下細(xì)繩套的方向(如圖丙中的c),讀得彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F=________。 (3)如圖丙,按選定的標(biāo)度作出了F
18、1、F2的圖示,請(qǐng)?jiān)趫D丙中: a.按同樣的標(biāo)度作出力F的圖示; b.按力的平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′。 解析 該實(shí)驗(yàn)采用的是等效替代,所以用一只彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O,由彈簧測(cè)力計(jì)讀出拉力為4.0 N,根據(jù)力的平行四邊形定則畫出力的圖示如圖所示。 答案 (2)同一位置O 4.0 N (3)如圖所示 4.如圖所示,某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)利用DIS實(shí)驗(yàn)裝置研究支架上力的分解。A、B為兩個(gè)相同的雙向力傳感器,該型號(hào)傳感器在受到拉力時(shí)讀數(shù)為正,受到壓力時(shí)讀數(shù)為負(fù)。A連接質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩,可沿固定的板做圓弧形移動(dòng)。B固定不動(dòng),通過光滑鉸鏈連接長(zhǎng)0.3 m的桿。
19、將細(xì)繩連接在桿右端O點(diǎn)構(gòu)成支架。保持桿在水平方向,按如下步驟操作: ①測(cè)量繩子與水平桿的夾角∠AOB=θ。 ②對(duì)兩個(gè)傳感器進(jìn)行調(diào)零。 ③用另一根繩在O點(diǎn)懸掛一個(gè)鉤碼,記錄兩個(gè)傳感器的讀數(shù)。 ④取下鉤碼,移動(dòng)傳感器A改變?chǔ)冉恰? 重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟,得到下列表格。 F1/N 1.001 0.580 … 1.002 … F2/N -0.868 -0.291 … 0.865 … θ 30° 60° … 150° … (1)根據(jù)表格數(shù)據(jù),A傳感器對(duì)應(yīng)的是表中力________(填“F1”或“F2”)。鉤碼質(zhì)量為________kg。(保留一位有效數(shù)字)
20、 (2)本實(shí)驗(yàn)中多次對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)零,對(duì)此操作說明正確的是________。(填選項(xiàng)字母) A.因?yàn)槭孪韧浾{(diào)零 B.何時(shí)調(diào)零對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響 C.為了消除橫桿自身重力對(duì)結(jié)果的影響 D.可以完全消除實(shí)驗(yàn)的誤差 解析 (1)A傳感器中的力均為正值,故A傳感器對(duì)應(yīng)的是表中力F1,平衡時(shí),mg=F1sinθ,當(dāng)θ=30°時(shí),F(xiàn)1=1.001 N,可求得m=0.05 kg。 (2)在掛鉤碼之前,對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)零,目的是為了消除橫桿自身重力對(duì)結(jié)果的影響,故C項(xiàng)正確。 答案 (1)F1 0.05 (2)C 見學(xué)生用書P036 1.在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況
21、如圖所示,其中A為固定橡皮筋的圖釘,O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn),OB和OC為細(xì)繩。 (1)本實(shí)驗(yàn)中,采用下列哪些方法和步驟可以減小實(shí)驗(yàn)誤差________。(填選項(xiàng)字母) A.兩個(gè)分力F1、F2間的夾角盡量小些 B.兩個(gè)分力F1、F2間的夾角盡量大些 C.細(xì)繩要稍短一些 D.實(shí)驗(yàn)中,彈簧秤必須與木板平行,讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧秤刻度 (2)(多選)為了完成實(shí)驗(yàn),在用兩個(gè)完全相同的彈簧秤成一定角度拉橡皮筋時(shí),必須記錄的有________。(填選項(xiàng)字母) A.兩細(xì)繩的方向 B.橡皮筋的原長(zhǎng) C.兩彈簧秤的示數(shù) D.結(jié)點(diǎn)O的位置 (3)本實(shí)驗(yàn)采用的是等效替代法,但若將細(xì)
22、繩也換成橡皮筋,則實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否會(huì)發(fā)生變化? 答:________________(填“變化”或“不變化”)。 (4)(多選)若保持結(jié)點(diǎn)O的位置及OB繩方向不變,而將OC順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)一小角度,其他操作均正確,則________。(填選項(xiàng)字母) A.彈簧秤甲的示數(shù)不變 B.彈簧秤甲的示數(shù)一直減小 C.彈簧秤乙的示數(shù)可能增大 D.彈簧秤乙的示數(shù)一定先減小后增大 解析 (1)根據(jù)平行四邊形定則可知夾角太小將會(huì)導(dǎo)致合力過大,導(dǎo)致一個(gè)彈簧拉時(shí)可能超過量程,故夾角不能太小或太大,適當(dāng)即可,故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;為了準(zhǔn)確記下拉力的方向,故采用兩點(diǎn)描線時(shí)兩點(diǎn)應(yīng)盡量距離大一些,故細(xì)繩應(yīng)長(zhǎng)些,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;
23、為了防止出現(xiàn)分力的情況,應(yīng)讓各力盡量貼近木板,且與木板平行,同時(shí),讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧秤刻度,故D項(xiàng)正確。(2)該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證力的平行四邊形定則,要根據(jù)兩個(gè)彈簧拉橡皮筋時(shí)兩個(gè)拉力的大小和方向做出平行四邊形求出其合力大小,然后與一個(gè)彈簧拉橡皮筋時(shí)的拉力大小進(jìn)行比較,最后得出結(jié)論,故需要記錄的是兩彈力的大小和方向,以及結(jié)點(diǎn)O的位置,故ACD項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤。(3)由于O點(diǎn)的作用效果相同,將兩個(gè)細(xì)繩套換成兩根橡皮條,不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(4)對(duì)點(diǎn)O受力分析,受到兩個(gè)彈簧的拉力和橡皮條的拉力,保持結(jié)點(diǎn)O的位置及OB繩方向不變,其中橡皮條長(zhǎng)度不變,其拉力大小不變,彈簧秤甲的示數(shù)一直減小,彈簧秤乙的
24、示數(shù)可能增大,也有可能減小,故AD項(xiàng)錯(cuò)誤,BC項(xiàng)正確。 答案 (1)D (2)ACD (3)不變化 (4)BC 2.某同學(xué)在學(xué)完“力的合成”后,想在家里做實(shí)驗(yàn)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”。他從學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室里借來兩個(gè)彈簧秤,按如下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 A.在墻上貼一張白紙用來記錄彈簧秤彈力的大小和方向 B.在一個(gè)彈簧秤的下端懸掛一裝滿水的水杯,記下靜止時(shí)彈簧秤的讀數(shù)F C.將一根大約30 cm長(zhǎng)的細(xì)線從杯帶中穿過,再將細(xì)線兩端分別拴在兩個(gè)彈簧秤的掛鉤上。在靠近白紙?zhí)幱檬謱?duì)稱地拉開細(xì)線,使兩個(gè)彈簧秤的示數(shù)相等,在白紙上記下細(xì)線的方向,彈簧秤的示數(shù)如圖甲所示 D.在白紙上按一定標(biāo)度作出兩個(gè)彈簧秤
25、的彈力的圖示,如圖乙所示,根據(jù)力的平行四邊形定則可求出這兩個(gè)力的合力F′ (1)在步驟C中,彈簧秤的讀數(shù)為________ N。 (2)在步驟D中,合力F′=________ N。 (3)若___________________________________________________ ________________,就可以驗(yàn)證力的平行四邊形定則。 解析 (1)彈簧秤讀數(shù)時(shí)需要估讀,最終的讀數(shù)要以有效數(shù)字的形式給出,根據(jù)圖甲彈簧秤指針的位置,可讀出力的大小為3.00 N。 (2)根據(jù)力的大小可以用線段的長(zhǎng)度來表示,利用刻度尺和三角板在圖乙上由已知的兩個(gè)力作出平行四邊形,
26、測(cè)量出平行四邊形的對(duì)角線的長(zhǎng)度,與標(biāo)度1 N的長(zhǎng)度進(jìn)行比較,可求出F′的大小為(5.0±0.2) N。 (3)若F′在豎直方向且數(shù)值與F近似相等,則在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)可以驗(yàn)證力的平行四邊形定則。 答案 (1)3.00 (2)5.0±0.2 (3)F′在豎直方向且數(shù)值與F近似相等 3.為了較準(zhǔn)確地測(cè)量某細(xì)線能承受的最大拉力,小聰、小明分別進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn): 小聰在實(shí)驗(yàn)室里找到一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),按圖甲所示安裝細(xì)線和測(cè)力計(jì)后,他用力緩慢豎直向下拉測(cè)力計(jì),直到測(cè)力計(jì)的示數(shù)達(dá)到量程(細(xì)線沒有斷裂),讀出測(cè)力計(jì)的示數(shù)F,將F記為細(xì)線能承受的最大拉力。 小明在實(shí)驗(yàn)室里還找到一把刻度尺和一個(gè)
27、玩具小熊,接著進(jìn)行了如下的操作: ①用刻度尺測(cè)出細(xì)線的長(zhǎng)度L,用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出玩具小熊的重力G。 ②按圖乙所示安裝玩具小熊、細(xì)線(玩具小熊懸掛在細(xì)線的中點(diǎn))。 ③兩手捏著細(xì)線緩慢向兩邊移動(dòng)直到細(xì)線斷裂,讀出此時(shí)兩手間的水平距離d。 ④利用平衡條件算出結(jié)果。 在不計(jì)細(xì)線質(zhì)量和伸長(zhǎng)影響的情況下,請(qǐng)回答: (1)小明算出的細(xì)線能承受的最大拉力是________(用L、G、d表示);兩位同學(xué)中,________(填“小聰”或“小明”)的測(cè)量結(jié)果較準(zhǔn)確。 (2)在小明兩手捏著細(xì)線緩慢向兩邊移動(dòng)的過程中,下列說法正確的是________。(填選項(xiàng)字母) A.細(xì)線上的拉力大小不變 B.細(xì)線
28、上的拉力大小減小 C.細(xì)線上拉力的合力大小不變 D.細(xì)線上拉力的合力大小增大 解析 (1)以細(xì)線的中點(diǎn)為研究對(duì)象,受到豎直向下的拉力(大小等于玩具小熊所受重力的大小G)、分別沿線方向的兩個(gè)彈力,根據(jù)題意和平衡條件、數(shù)學(xué)知識(shí)可得=,解得Tm=;小聰同學(xué)把測(cè)力計(jì)的量程的大小記為細(xì)線能承受的最大拉力的大小的做法不妥,有可能測(cè)力計(jì)所受的彈力已經(jīng)達(dá)到量程,而細(xì)線能承受的拉力還沒有達(dá)到最大值,因此,相比之下,小明同學(xué)的測(cè)量結(jié)果較為準(zhǔn)確。 (2)根據(jù)題意和平衡條件、數(shù)學(xué)知識(shí)可得=,解得T=(其中x為兩手間的水平距離),則在小明兩手捏著細(xì)線緩慢向兩邊移動(dòng)的過程中,細(xì)線上的拉力大小在不斷增加,故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)平衡條件的推論可知,在小明兩手捏著細(xì)線緩慢向兩邊移動(dòng)的過程中,細(xì)線上的拉力的合力大小始終等于玩具小熊所受重力的大小G,故C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 (1) 小明 (2)C 13
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