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2019-2020年高中物理 第3章 6實驗：驗證力的平形四邊形定則課時作業(yè)（含解析）新人教版必修1 1．“探究求合力的方法”的實驗原理是等效原理，其等效性是指(　　) A．使彈簧測力計在兩種情況下發(fā)生相同的形變 B．使兩分力與合力滿足平行四邊形定則 C．使兩次橡皮條伸長的長度相等 D．使兩次橡皮條與兩繩套的結(jié)點都與O點重合 【解析】　“探究求合力的方法”的實驗中，兩次拉伸橡皮條時，伸長的長度及伸長的方向均相同，兩分力與合力的作用效果才相同，才具有等效替代關(guān)系；因此C錯誤，D正確；實驗過程中，彈簧測力計的拉力的大小和方向是可以改變的，A錯誤；合力與分力間一定滿足平行四邊形定則，不是人為造成的，故B也錯誤． 【答案】　D 2．(xx鄭州質(zhì)量檢測)某同學利用如圖3－6－5所示的裝置探究共點力合成的規(guī)律，圖中GE是橡皮條，圖甲表示用兩個互成角度的拉力牽拉橡皮條，圖乙表示用一個拉力牽拉橡皮條，下列說法正確的是(　　) 3－6－5 A．圖甲中兩個拉力的方向必須相互垂直 B．甲、乙兩圖中，橡皮條拉伸方向EO必須水平 C．甲、乙兩圖中必須將橡皮條拉到相同位置O D．圖甲中實驗完成后，可更換橡皮條，繼續(xù)進行圖乙中實驗 【解析】　兩次測量中拉力作用效果相同，因此必須將橡皮條拉到相同位置O，不需要兩個拉力相互垂直，拉伸方向也不需要必須水平，實驗中不能更換橡皮筋，故選C. 【答案】　C 3．(多選)在做完“驗證力的平行四邊形定則”實驗后，某同學將其實驗操作過程進行了回顧，并在筆記本上記下如下幾條體會，你認為他的體會中正確的是(　　) A．用兩只彈簧測力計拉橡皮條時，應(yīng)使兩細繩套間的夾角為90，以便算出合力的大小 B．用兩只彈簧測力計拉時合力的圖示F與用一只彈簧測力計拉時圖示F′不完全重合，在誤差允許范圍內(nèi)，可以說明“力的平行四邊形定則”成立 C．若F1、F2方向不變，而大小各增加1 N，則合力的方向也不變，大小也增加1 N D．在用彈簧測力計拉橡皮條時，要使彈簧測力計的彈簧與木板平面平行 【解析】　用兩只彈簧拉橡皮條時，兩細繩套的夾角約在60～120范圍，實驗中不需要計算出合力的大小，沒必要非得把繩套間夾角設(shè)定為90，A錯．實驗中F與F′的圖示不一定完全重合，只要兩者長度差不多，夾角很小，就可以近似驗證“力的平行四邊形定則”，B對．F1、F2夾角不確定，它們的大小與合力F的大小關(guān)系不確定，不能通過F1、F2大小的變化來確定F大小的變化，C錯．為減小讀數(shù)和作圖的誤差，實驗中用彈簧測力計拉橡皮條時，應(yīng)使彈簧測力計與木板平面平行且彈簧測力計的軸線沿橡皮條或細繩套方向，D對． 【答案】　BD 4．在“探究求合力的方法”的實驗中，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出力的圖示，如圖3－6－6所示，圖上標出F1、F2、F、F′四個力，其中________(填上述字母)不是由彈簧測力計直接測得的；若F與F′的________基本相等，________基本相同，說明力的平行四邊形定則得到了驗證． 圖3－6－6 【解析】　位于平行四邊形對角線上的那個力是理論值，不是真正實驗測量所對應(yīng)的力，只要作出的對角線方向、長短與實驗得到力的有向線段差不多重合且等長，則在誤差允許范圍內(nèi)，可認為平行四邊形定則得到了驗證． 【答案】　F′　　大小　　方向 5．某同學在學完“力的合成”后，想在家里做實驗驗證力的平行四邊形定則．他從學校的實驗室里借來兩個彈簧測力計，按如下步驟進行實驗． A．在墻上帖一張白紙用來記錄彈簧測力計彈力的大小和方向 B．在一個彈簧測力計的下端懸掛一裝滿水的水杯，記下靜止時彈簧測力計的讀數(shù)F C．將一根大約30 cm長的細線從杯帶中穿過，再將細線兩端分別拴在兩個彈簧測力計的掛鉤上．在靠近白紙?zhí)幱檬謱ΨQ地拉開細線，使兩個彈簧測力計的示數(shù)相等，在白紙上記下細線的方向，彈簧測力計的示數(shù)如圖3－6－7甲所示． D．在白紙上按一定標度作出兩個彈簧測力計的彈力的圖示，如圖乙所示，根據(jù)力的平行四邊形定則可求出這兩個力的合力F′. 3－6－7 (1)在步驟C中，彈簧測力計的讀數(shù)為________ N. (2)在步驟D中，合力F′＝________ N. (3)若____________________________________，就可以驗證力的平行四邊形定則． 【解析】　(1)彈簧測力計讀數(shù)時需要估讀，最終的讀數(shù)要以有效數(shù)字的形式給出， 根據(jù)題圖甲彈簧測力計指針的位置，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度來表示 ，利用刻度尺和三角板在題圖乙上，由已知的兩個力作出平行四邊形，測量出兩力之間的對角線的長度，與標度為1N的長度進行比較，可求出F′的大小為(5.20.2)N. (3)若F′在豎直方向且數(shù)值與F近似相等，在實驗誤差允許的范圍內(nèi)可以驗證力的平行四邊形定則． 【答案】　(1)3.00　(2)(5.20.2)　(3)F′在豎直方向且數(shù)值與F近似相等 6．(xx江蘇高考)小明通過實驗驗證力的平行四邊形定則． (1)實驗記錄紙如圖3－6－8所示，O點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置，兩彈簧測力計共同作用時，拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點；一個彈簧測力計拉橡皮筋時，拉力F3的方向過P3點．三個力的大小分別為F1＝3.30 N、F2＝3.85 N和F3＝4.25 N．請根據(jù)圖中給出的標度作圖求出F1和F2的合力． 圖3－6－8 (2)仔細分析實驗，小明懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響實驗結(jié)果．他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同，于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響． 實驗裝置如圖3－6－9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，下端N掛一重物．用與白紙平行的水平力緩慢地移動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． 圖3－6－9 圖3－6－10 兩次實驗記錄的軌跡如圖3－6－10所示．過O點作一條直線與軌跡交于a、b兩點，則實驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為________． (3)(多選)根據(jù)(2)中的實驗，可以得出的實驗結(jié)果有(　　) A．橡皮筋的長度與受到的拉力成正比 B．兩次受到的拉力相同時，橡皮筋第2次的長度較長 C．兩次被拉伸到相同長度時，橡皮筋第2次受到的拉力較大 D．兩次受到的拉力相同時，拉力越大，橡皮筋兩次的長度之差越大 (4)根據(jù)小明的上述實驗探究，請對驗證力的平行四邊形定則實驗提出兩點注意事項． 【解析】　(1)用直尺作出如圖所示的力的示意圖，得到F合＝4.6～4.9N都算對． (2)根據(jù)力的平衡F＝mgtan θ，所以Fa＝Fb，θ為橡皮筋被拉伸的方向與豎直方向的夾角． (3)選B、D.根據(jù)題圖，兩次受到的拉力相同時，橡皮筋第2次的長度較長，B項正確；根據(jù)題圖，兩次被拉伸到相同長度時，即oa＝ob，根據(jù)F＝mgtanθ，橡皮筋第2次受到的拉力較小，C項錯誤；從題圖可以看出，兩次受到的拉力相同時，拉力越大，橡皮筋兩次的長度之差越大，D正確，A錯誤． (4)橡皮筋拉伸不宜過長；選用新橡皮筋．(或拉力不宜過大，選用彈性好的橡皮筋；換用彈性好的彈簧) 【答案】　(1)見解析圖　(2)Fa＝Fb　(3)BD (4)橡皮筋拉伸不宜過長；選用新橡皮筋(或拉力不宜過大；選用彈性好的橡皮筋；換用彈性好的彈簧)