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2019-2020年高中物理 第三章 實(shí)驗(yàn)3 驗(yàn)證力的平行四邊形定則課時(shí)精練（含解析）新人教版必修1 知識(shí)點(diǎn) 基礎(chǔ) 中檔 稍難 實(shí)驗(yàn)步驟 1、2、3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 4 5 6 A．兩個(gè)分力F1、F2間的夾角要盡量大些 B．兩個(gè)分力F1、F2的大小要盡量大些 C．拉橡皮條的細(xì)繩要稍長(zhǎng)一些 D．描點(diǎn)作圖時(shí)的鉛筆尖一些，并使圖盡量大些 答案　BCD 解析　作圖時(shí)比例大些，使彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)大些，可以減小相對(duì)誤差；使拉橡皮條的細(xì)繩長(zhǎng)些，可使記錄繩的方向時(shí)，確定的點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)O距離大些，減小連線時(shí)的相對(duì)誤差；使鉛筆尖一些，作圖大一些，可使作圖產(chǎn)生的誤差減小，因此B、C、D選項(xiàng)所說的要求都能起到減小實(shí)驗(yàn)誤差的作用。在實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)分力F1、F2的夾角θ太大，用平行四邊形作圖得到的合力F的誤差較大，所以在實(shí)驗(yàn)中不要把θ角取得太大。 3．在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，以下說法中正確的是(　　) A．用兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)，兩細(xì)繩之間的夾角必須為90，以便求出合力的大小 B．用兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)，結(jié)點(diǎn)的位置必須與用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置重合 C．若用兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)合力的圖示F與用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)拉力的圖示F′不完全重合，說明力的合成的平行四邊形定則不一定是普遍成立的 D．兩個(gè)分力間的夾角要盡量大些 答案　B 解析　理論上，細(xì)繩之間的夾角是任意的，不需要計(jì)算，可以用彈簧測(cè)力計(jì)和量角器測(cè)量力的大小和方向，A錯(cuò)誤；前后兩次結(jié)點(diǎn)的位置相同，力的作用效果才相同，B正確；由于測(cè)量和作圖存在誤差，F(xiàn)′和F的方向不一定重合，實(shí)驗(yàn)可以證明，在誤差允許的范圍內(nèi)，平行四邊形定則總是成立的，C錯(cuò)誤。在實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)分力的夾角不宜過大也不宜過小，所以D錯(cuò)誤。 4．將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5 N、最小刻度為0.1 N的彈簧測(cè)力計(jì)，每個(gè)沿著不同的方向拉彈簧測(cè)力計(jì)。當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖所示。這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)可從圖中讀出。 (1)由圖可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為________N和________N。 (2)在圖中的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力。 答案　(1)4.00　2.50　(2)見解析圖 解析　兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)分別為4.00 N和2.50 N，作出合力如下圖所示。 5．某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”，彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物M。彈簧測(cè)力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置。分別讀出彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向。 (1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為________ N。 (2)下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是________。(請(qǐng)?zhí)顚戇x項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母) A．應(yīng)測(cè)量重物M所受的重力 B．彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)在使用前校零 C．拉線方向應(yīng)與木板平面平行 D．改變拉力，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置 (3)某次實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)A的指針稍稍超出量程，請(qǐng)您提出兩個(gè)解決辦法： 答案　(1)3.6　(2)D (3)使B拉力減小并減小M的重力大小；A換成量程更大的彈簧測(cè)力計(jì)或改變B的拉力方向等(任選兩個(gè)) 解析　(1)根據(jù)彈簧測(cè)力計(jì)的指針位置以及讀數(shù)規(guī)則可知A的示數(shù)為3.6 N。 (2)要驗(yàn)證的關(guān)系是A、B兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的合力與M的重力等大反向，所以應(yīng)測(cè)量M的重力；為減小測(cè)量誤差應(yīng)該做到彈簧測(cè)力計(jì)使用前校零，拉力的方向與木板平行，A、B、C對(duì)。改變拉力進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，O點(diǎn)位置可以不同，D錯(cuò)。 (3)A所受的拉力超出其量程，有多個(gè)解決辦法。例如，使B拉力減小，減小M的重力大小，A換成量程更大的彈簧測(cè)力計(jì)，改變B的拉力方向等。 6．[xx江蘇高考]小明通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則。 (1)實(shí)驗(yàn)記錄紙如圖甲所示，O點(diǎn)為橡皮筋被拉伸后伸長(zhǎng)到的位置，兩彈簧測(cè)力計(jì)共同作用時(shí)，拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點(diǎn)；一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋時(shí)，拉力F3的方向過P3點(diǎn)。三個(gè)力的大小分別為：F1＝3.30 N、F2＝3.85 N和F3＝4.25 N。請(qǐng)根據(jù)圖中給出的標(biāo)度作圖求出F1和F2的合力。 (2)仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)，小明懷疑實(shí)驗(yàn)中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。他用彈簧測(cè)力計(jì)先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長(zhǎng)度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同，于是進(jìn)一步探究了拉伸過程對(duì)橡皮筋彈性的影響。 實(shí)驗(yàn)裝置如圖乙所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O點(diǎn)，下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動(dòng)N，在白紙上記錄下N的軌跡。重復(fù)上述過程，再次記錄下N的軌跡。 兩次實(shí)驗(yàn)記錄的軌跡如圖丙所示。過O點(diǎn)作一條直線與軌跡交于a、b兩點(diǎn)，則實(shí)驗(yàn)中橡皮筋分別被拉伸到a和b時(shí)所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為________。 (3)根據(jù)(2)中的實(shí)驗(yàn)，可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有哪些？(　　)(填寫選項(xiàng)前的字母) A．橡皮筋的長(zhǎng)度與受到的拉力成正比 B．兩次受到的拉力相同時(shí)，橡皮筋第2次的長(zhǎng)度較長(zhǎng) C．兩次被拉伸到相同長(zhǎng)度時(shí)，橡皮筋第2次受到的拉力較大 D．兩次受到的拉力相同時(shí)，拉力越大，橡皮筋兩次的長(zhǎng)度之差越大 (4)根據(jù)小明的上述實(shí)驗(yàn)探究，請(qǐng)對(duì)驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)提出兩點(diǎn)注意事項(xiàng)。①______________________；②______________________。 答案　(1)如圖，F(xiàn)合＝4.6～4.9都算對(duì) (2)Fa＝Fb (3)BD (4)橡皮筋拉伸不宜過長(zhǎng)　選用新橡皮筋。(或：拉力不宜過大；選用彈性好的橡皮筋；換用彈性好的輕彈簧。) 解析　(1)略。(2)分析端點(diǎn)N受力，設(shè)橡皮筋與豎直方向間的夾角為θ，由平衡條件易得橡皮筋的拉力F＝mg/cosθ，可見θ相同時(shí)橡皮筋拉力相同。(3)題圖丙中表示兩次拉力相同時(shí)橡皮筋的長(zhǎng)度之差，易知A錯(cuò)誤、B正確。由圖中的兩軌跡間的距離變化可知，θ越大時(shí)長(zhǎng)度差越大，結(jié)合F＝mg/cosθ知對(duì)應(yīng)的拉力越大，故D正確。因同樣拉力下橡皮筋第2次長(zhǎng)度較長(zhǎng)，故同樣長(zhǎng)度下橡皮筋第2次所受拉力較小，C錯(cuò)誤。(4)從能在記錄紙上完成實(shí)驗(yàn)的角度考慮有：橡皮筋不宜過長(zhǎng)，O點(diǎn)位置應(yīng)靠近木板邊緣，所選標(biāo)度不能過小或過大等；從能測(cè)出拉力及減小相對(duì)誤差角度考慮有：拉力不宜過大或過小，兩力之間夾角不宜過大或過小等；從能保證兩次測(cè)量中力的作用效果相同的角度來考慮有：選用新的、彈性好的橡皮筋或換用彈性好的輕彈簧等。