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2019-2020年高中物理第三章相互作用實驗驗證力的平行四邊形定則練習新人教版 實驗原理及注意事項 1.(xx泰州高一檢測)如圖是“探究求合力的方法”實驗示意圖.圖(甲)表示在兩個拉力F1,F2的共同作用下,將橡皮條的結(jié)點拉長到O點;圖(乙)表示準備用一個拉力F拉橡皮條.下列說法正確的是(　D　) A.(甲)實驗時,兩個拉力的大小應相等 B.(甲)實驗時,兩個拉力的方向應互相垂直 C.(乙)實驗時,只需使橡皮條的伸長量與甲實驗相等 D.(乙)實驗時,需將橡皮條的結(jié)點拉到O點 解析:(甲)實驗時,兩個拉力的大小適當,將橡皮條拉到O點,并非要求它們的大小一定相等,選項A錯誤;實驗時兩個分力的夾角大小適當即可,并非要求一定垂直,選項B錯誤;(乙)實驗時,要求橡皮條的伸長量和形變方向與(甲)實驗相等,即將結(jié)點拉到O點,選項C錯誤,D正確. 2.(xx連云港高一檢測)用如圖裝置做“探究求合力的方法”的實驗,下列說法中正確的是(　B　) A.實驗中只需記錄彈簧測力計示數(shù)的大小 B.同一實驗過程中,結(jié)點O的位置不變 C.用鉛筆沿圖中細線直接畫出直線表示該力的方向 D.用兩只彈簧測力計拉橡皮條時,兩線繩間夾角必須為90,以便求出合力的大小 解析:實驗中需記錄彈簧測力計拉力的大小和方向還有結(jié)點的位置,選項A錯誤;要保證兩個彈簧測力計的拉力與一個彈簧測力計的拉力效果相同,橡皮條要沿相同方向伸長量相同,則O點的位置應不變,選項B正確;記錄方向時,通過在細線下方描點的方法進行,選項C錯誤;在實驗中兩個分力的夾角大小適當,且二力的大小要適量大些,這樣有利于減小實驗中偶然誤差的影響,不需要夾角必須為90,合力是通過作圖得出的,不是計算出來的,選項D錯誤. 實驗步驟及數(shù)據(jù)處理 3.在做“探究求合力的方法”實驗中,需要將橡皮條的一端固定在水平木板上,先用一個彈簧測力計拉橡皮條的另一端到某一點(結(jié)點)并記下該點的位置;再將橡皮條的另一端系兩根細繩,細繩的另一端都有繩套,用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套,并互成角度地拉橡皮條. (1)某同學認為在此過程中必須注意以下幾項,其中正確的是　　. A.在使用彈簧測力計時要注意使彈簧測力計與木板平面平行 B.兩根細繩必須等長 C.橡皮條應與兩繩夾角的平分線在同一直線上 D.在用兩個彈簧測力計同時拉細繩時要注意使兩個彈簧測力計的讀數(shù)相等 E.在用兩個彈簧測力計同時拉細繩時必須將橡皮條的結(jié)點拉到用一個彈簧測力計拉時記下的結(jié)點位置 (2)某同學在坐標紙上畫出了如圖所示的兩個已知力F1和F2,圖中小正方形的邊長表示2 N,兩力的合力用F表示,F1,F2與F的夾角分別為θ1和θ2,下列說法正確的是　　　　. A.F1=4 N B.F=12 N C.θ1=45 D.θ1<θ2 解析:(1)在使用彈簧測力計時要注意使彈簧測力計與木板平面平行,選項A正確;細繩的作用是能顯示出力的方向,所以不需等長,選項B錯誤;兩細線拉橡皮條時,只要確保拉到同一點即可,不一定橡皮條要在兩細繩的夾角平分線上,選項C錯誤;兩彈簧測力計示數(shù)不需要等大,只要便于作出平行四邊形即可,選項D錯誤;在該實驗中要求每次拉橡皮條時要使橡皮條形變的長度和方向都相同,即結(jié)點O要拉到同一位置,這樣兩次的效果才等效,選項E正確. (2)根據(jù)平行四邊形定則,作出兩個力的合力,如圖所示.由F1,F2的線段長度可知,F1=4 N,合力F=12 N. 且F1與F的夾角為θ1,則sin θ1=,即θ1=45, F2與F的夾角為θ2, 則sin θ2=,則θ1>θ2,選項B,C正確,A,D錯誤. 答案:(1)AE　(2)BC 4.(xx上饒檢測)某實驗小組用一只彈簧測力計和一個量角器等器材做“探究求合力的方法”,設計了如圖所示的實驗裝置,固定在豎直木板上的量角器的直邊水平,橡皮條的一端固定于量角器的圓心O的正上方A處,另一端系繩套1和繩套2,主要實驗步驟如下: Ⅰ.彈簧測力計掛在繩套1上豎直向下拉橡皮條,使橡皮條的結(jié)點到達O點處,記下彈簧測力計的示數(shù)F; Ⅱ.彈簧測力計掛在繩套1上,手拉著繩套2,緩慢拉橡皮條,使橡皮條的結(jié)點到達O處,此時繩套1沿0方向,繩套2沿120方向,記下彈簧測力計的示數(shù)F1; Ⅲ.根據(jù)力的平行四邊形定則計算繩套1的拉力F1′=①. Ⅳ.比較②即可初步驗證 Ⅴ.只改變繩套2的方向,重復上述實驗步驟. 回答下列問題: (1)完成實驗步驟中①　　　　　　;②　　　　　　; (2)將繩套1由0方向緩慢轉(zhuǎn)動到60方向,同時繩套2由120方向緩慢轉(zhuǎn)動到180方向,此過程中保持橡皮條的結(jié)點在O處不動,保持繩套1和繩套2的夾角120不變,關(guān)于繩套1的拉力大小的變化,下列結(jié)論正確的是　　　　.(填選項前的序號) A.逐漸增大 B.先增大后減小 C.逐漸減小 D.先減小后增大 解析:(1)根據(jù)平行四邊形定則計算繩套1的拉力 F1′=Ftan 30=, 通過比較F1和F1′,在誤差范圍內(nèi)相同,則可初步驗證. (2)兩個繩套在轉(zhuǎn)動過程中,合力保持不變,根據(jù)平行四邊形定則畫出關(guān)系圖像,如圖所示. 由此可知,繩套1的拉力大小逐漸增大,選項A正確. 答案:(1)①　②F1′和F1 (2)A 5.(xx吉林高一檢測)如圖所示,某實驗小組同學利用DIS實驗裝置研究支架上力的分解.A,B為兩個相同的雙向力傳感器,該型號傳感器在受到拉力時讀數(shù)為正,受到壓力時讀數(shù)為負.A連接質(zhì)量不計的細繩,可沿固定的板做圓弧形移動.B固定不動,通過光滑鉸鏈連接長0.3 m的桿.將細繩連接在桿右端O點構(gòu)成支架.保持桿在水平方向,按如下步驟操作: ①測量繩子與水平桿的夾角∠AOB=θ ②對兩個傳感器進行調(diào)零 ③用另一根繩在O點懸掛一個鉤碼,記錄兩個傳感器的讀數(shù) ④取下鉤碼,移動傳感器A改變θ角 重復上述實驗步驟,得到表格. 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傳感器對應的是表中力　　 　　(填“F1”或“F2”),鉤碼質(zhì)量為　　　 　kg.(g取10 m/s2,保留一位有效數(shù)字) (2)本實驗中多次對傳感器進行調(diào)零,對此操作說明正確的是　　. A.因為事先忘記調(diào)零 B.何時調(diào)零對實驗結(jié)果沒有影響 C.為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響 D.可以完全消除實驗的誤差 解析:(1)由表格數(shù)據(jù)可知,F1都是正值,傳感器受到的都是拉力,因繩子只能提供拉力,故A傳感器對應的是表中力F1.由于θ=30時F1= 1.001 N,F2=0.868 N, 此時F1,F2的合力與鉤碼對O的拉力是一對平衡力,則有F1sin 30=mg,解得m=0.05 kg. (2)本實驗中多次對傳感器進行調(diào)零,為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響,選項C正確. 答案:(1)F1　0.05　(2)C 【教師備用】 (xx杭州高一檢測)某實驗小組做“探究求合力的方法”實驗,實驗室提供的器材有:三根相同的彈簧、一塊木板、細繩套、刻度尺、白紙和釘子若干.試根據(jù)他們的實驗步驟按照要求完成有關(guān)問題: (1)如圖(甲)a,b所示,他們先把彈簧靜放在水平面上,然后記錄彈簧兩端的位置A,B,再用刻度尺測出A,B間的距離為L0,讀出L0=　　cm. (2)接著他們利用三根彈簧做“探究求合力的方法”實驗.將一根彈簧(記作Ⅰ)一端固定在釘子上,另一端套上細繩套,用另外兩根彈簧(記作Ⅱ,Ⅲ)互成角度拉,如圖(乙)所示,待穩(wěn)定后,在白紙上分別記錄三根彈簧兩端的位置、細繩套結(jié)點O及細繩套方向上的M,N,P,如圖(丙)所示. 若測得三個彈簧伸長后的長度分別是LⅠ=16.20 cm,LⅡ=18.15 cm,LⅢ=16.69 cm,則: ①因彈簧勁度系數(shù)未知,你應該用哪個物理量的大小代替彈力F的大小畫力的圖示?答:　　　 　; ②在圖(丙)中作出彈簧Ⅱ,Ⅲ的彈力F2,F3的圖示;你選用的標度是 　; ③彈簧Ⅱ與Ⅲ的合力與彈簧Ⅰ的彈力為一對平衡力,即大小相等,方向相反.請在圖(丙)中用力的圖示表示該合力F; ④分別連接F2,F3與F的末端,觀察合成遵循的規(guī)律. (3)改變彈簧Ⅱ,Ⅲ之間的夾角,重復操作,進一步探究合成遵循的 規(guī)律. 解析:(1)由刻度尺的讀數(shù)方法可知,長度為8.10 cm; (2)①雖然彈力無法求出,但彈力大小與彈簧的形變量有關(guān);故可以用L-L0來表示彈力的大小; ②標度可以任意選取,但要注意讓線段大小合適,本題中選用2 mm來表示彈簧伸長1 cm時的彈力; ③根據(jù)選擇的標度作出平行四邊形如圖所示. 答案:(1)8.10 (2)①L-L0　②2 mm來表示彈簧伸長1 cm時的彈力(合理即可)　 ③見解析