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2019-2020年高中物理第三章相互作用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則練習(xí)新人教版 實(shí)驗(yàn)原理及注意事項(xiàng) 1.(xx泰州高一檢測(cè))如圖是“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)示意圖.圖(甲)表示在兩個(gè)拉力F1,F2的共同作用下,將橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉長(zhǎng)到O點(diǎn);圖(乙)表示準(zhǔn)備用一個(gè)拉力F拉橡皮條.下列說(shuō)法正確的是(　D　) A.(甲)實(shí)驗(yàn)時(shí),兩個(gè)拉力的大小應(yīng)相等 B.(甲)實(shí)驗(yàn)時(shí),兩個(gè)拉力的方向應(yīng)互相垂直 C.(乙)實(shí)驗(yàn)時(shí),只需使橡皮條的伸長(zhǎng)量與甲實(shí)驗(yàn)相等 D.(乙)實(shí)驗(yàn)時(shí),需將橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn) 解析:(甲)實(shí)驗(yàn)時(shí),兩個(gè)拉力的大小適當(dāng),將橡皮條拉到O點(diǎn),并非要求它們的大小一定相等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)時(shí)兩個(gè)分力的夾角大小適當(dāng)即可,并非要求一定垂直,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;(乙)實(shí)驗(yàn)時(shí),要求橡皮條的伸長(zhǎng)量和形變方向與(甲)實(shí)驗(yàn)相等,即將結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn),選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確. 2.(xx連云港高一檢測(cè))用如圖裝置做“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法中正確的是(　B　) A.實(shí)驗(yàn)中只需記錄彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的大小 B.同一實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,結(jié)點(diǎn)O的位置不變 C.用鉛筆沿圖中細(xì)線直接畫(huà)出直線表示該力的方向 D.用兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí),兩線繩間夾角必須為90,以便求出合力的大小 解析:實(shí)驗(yàn)中需記錄彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小和方向還有結(jié)點(diǎn)的位置,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;要保證兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力與一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力效果相同,橡皮條要沿相同方向伸長(zhǎng)量相同,則O點(diǎn)的位置應(yīng)不變,選項(xiàng)B正確;記錄方向時(shí),通過(guò)在細(xì)線下方描點(diǎn)的方法進(jìn)行,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;在實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)分力的夾角大小適當(dāng),且二力的大小要適量大些,這樣有利于減小實(shí)驗(yàn)中偶然誤差的影響,不需要夾角必須為90,合力是通過(guò)作圖得出的,不是計(jì)算出來(lái)的,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理 3.在做“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中,需要將橡皮條的一端固定在水平木板上,先用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條的另一端到某一點(diǎn)(結(jié)點(diǎn))并記下該點(diǎn)的位置;再將橡皮條的另一端系兩根細(xì)繩,細(xì)繩的另一端都有繩套,用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套,并互成角度地拉橡皮條. (1)某同學(xué)認(rèn)為在此過(guò)程中必須注意以下幾項(xiàng),其中正確的是　　. A.在使用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)要注意使彈簧測(cè)力計(jì)與木板平面平行 B.兩根細(xì)繩必須等長(zhǎng) C.橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上 D.在用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)要注意使兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)相等 E.在用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)必須將橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)記下的結(jié)點(diǎn)位置 (2)某同學(xué)在坐標(biāo)紙上畫(huà)出了如圖所示的兩個(gè)已知力F1和F2,圖中小正方形的邊長(zhǎng)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(shuō)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(cè)力計(jì)時(shí)要注意使彈簧測(cè)力計(jì)與木板平面平行,選項(xiàng)A正確;細(xì)繩的作用是能顯示出力的方向,所以不需等長(zhǎng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;兩細(xì)線拉橡皮條時(shí),只要確保拉到同一點(diǎn)即可,不一定橡皮條要在兩細(xì)繩的夾角平分線上,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;兩彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不需要等大,只要便于作出平行四邊形即可,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;在該實(shí)驗(yàn)中要求每次拉橡皮條時(shí)要使橡皮條形變的長(zhǎng)度和方向都相同,即結(jié)點(diǎn)O要拉到同一位置,這樣兩次的效果才等效,選項(xiàng)E正確. (2)根據(jù)平行四邊形定則,作出兩個(gè)力的合力,如圖所示.由F1,F2的線段長(zhǎng)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(xiàng)B,C正確,A,D錯(cuò)誤. 答案:(1)AE　(2)BC 4.(xx上饒檢測(cè))某實(shí)驗(yàn)小組用一只彈簧測(cè)力計(jì)和一個(gè)量角器等器材做“探究求合力的方法”,設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)步驟如下: Ⅰ.彈簧測(cè)力計(jì)掛在繩套1上豎直向下拉橡皮條,使橡皮條的結(jié)點(diǎn)到達(dá)O點(diǎn)處,記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F; Ⅱ.彈簧測(cè)力計(jì)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(diǎn)到達(dá)O處,此時(shí)繩套1沿0方向,繩套2沿120方向,記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1; Ⅲ.根據(jù)力的平行四邊形定則計(jì)算繩套1的拉力F1′=①. Ⅳ.比較②即可初步驗(yàn)證 Ⅴ.只改變繩套2的方向,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟. 回答下列問(wèn)題: (1)完成實(shí)驗(yàn)步驟中①　　　　　　;②　　　　　　; (2)將繩套1由0方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到60方向,同時(shí)繩套2由120方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到180方向,此過(guò)程中保持橡皮條的結(jié)點(diǎn)在O處不動(dòng),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(xiàng)前的序號(hào)) 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(jì)算繩套1的拉力 F1′=Ftan 30=, 通過(guò)比較F1和F1′,在誤差范圍內(nèi)相同,則可初步驗(yàn)證. (2)兩個(gè)繩套在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,合力保持不變,根據(jù)平行四邊形定則畫(huà)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(xiàng)A正確. 答案:(1)①?、贔1′和F1 (2)A 5.(xx吉林高一檢測(cè))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(guò)光滑鉸鏈連接長(zhǎng)0.3 m的桿.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? 重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)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(duì)應(yīng)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(shí)驗(yàn)中多次對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)零,對(duì)此操作說(shuō)明正確的是　　. 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(méi)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)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(duì)應(yīng)的是表中力F1.由于θ=30時(shí)F1= 1.001 N,F2=0.868 N, 此時(shí)F1,F2的合力與鉤碼對(duì)O的拉力是一對(duì)平衡力,則有F1sin 30=mg,解得m=0.05 kg. (2)本實(shí)驗(yàn)中多次對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)零,為了消除橫桿自身重力對(duì)結(jié)果的影響,選項(xiàng)C正確. 答案:(1)F1　0.05　(2)C 【教師備用】 (xx杭州高一檢測(cè))某實(shí)驗(yàn)小組做“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)室提供的器材有:三根相同的彈簧、一塊木板、細(xì)繩套、刻度尺、白紙和釘子若干.試根據(jù)他們的實(shí)驗(yàn)步驟按照要求完成有關(guān)問(wèn)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(cè)出A,B間的距離為L(zhǎng)0,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(shí)驗(yàn).將一根彈簧(記作Ⅰ)一端固定在釘子上,另一端套上細(xì)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(xì)繩套結(jié)點(diǎn)O及細(xì)繩套方向上的M,N,P,如圖(丙)所示. 若測(cè)得三個(gè)彈簧伸長(zhǎng)后的長(zhǎng)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(yīng)該用哪個(gè)物理量的大小代替彈力F的大小畫(huà)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(biāo)度是 　; ③彈簧Ⅱ與Ⅲ的合力與彈簧Ⅰ的彈力為一對(duì)平衡力,即大小相等,方向相反.請(qǐng)?jiān)趫D(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(fù)操作,進(jìn)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(zhǎng)度為8.10 cm; (2)①雖然彈力無(wú)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(lái)表示彈力的大小; ②標(biāo)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(lái)表示彈簧伸長(zhǎng)1 cm時(shí)的彈力; ③根據(jù)選擇的標(biāo)度作出平行四邊形如圖所示. 答案:(1)8.10 (2)①L-L0?、? mm來(lái)表示彈簧伸長(zhǎng)1 cm時(shí)的彈力(合理即可)　 ③見(jiàn)解析