高中物理 第三章 相互作用 课后提升训练 实验2 实验验证力的平行四边形定则 新人教版必修1

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1、课后提升训练 实验:验证力的平行四边形定则(25分钟50分)1.(12分)(2017上饶高一检测)(1)在做“验证力的平行四边形定则”实验时,橡皮条的一端固定在木板上,另一端系上两根细绳,细绳的另一端都有绳套。实验中需用两个弹簧测力计分别勾住绳套把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点,则下列说法中正确的是 A.两根细绳必须等长B.同一次实验中,O点位置不允许变动C.实验中,把橡皮条的另一端拉到O点时,两个弹簧测力计之间的夹角必须取90D.实验中,要始终将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程,然后调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到O点(2)如图所示是甲、乙两位同学在做本实验时

2、得到的结果,其中F是用作图法得到的合力,F是通过实验测得的合力,则哪个实验结果是符合实验事实的?_(选填“甲”或“乙”)。【解析】(1)细绳的作用是能显示出力的方向,所以不一定要等长,故A错误;本实验研究合力与分力的关系,合力与分力是等效的,同一次实验过程中,O点位置不能变动,以保证橡皮条伸长的长度相同,效果相同,故B正确;只要橡皮条的另一端两次都拉到O点,达到相同效果,拉力方向没有限制,两弹簧测力计之间的夹角不需要取90,故C错误;本实验,弹簧测力计的拉力应不超过量程,两个弹簧测力计拉力的大小没有要求,只要使两次实验效果相同就行,故D错误。故选B。(2)F1、F2合力的理论值是指通过平行四边

3、形定则求出的合力值,而其实验值是指一个弹簧测力计拉橡皮条时所测得的数值,一定沿AO方向,由此可知F是F1、F2合力的理论值,F是合力的实验值;由于误差的存在,作图法得到的合力与实验值有一定的差别,故甲更符合实验事实。答案:(1)B(2)甲【补偿训练】(2017怀化高一检测)在“验证力的平行四边形定则”实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上A点,另一端系上两根细绳,细绳的另一端都有绳套。实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套,并互成角度地拉橡皮条至某一确定的O点,如图所示。(1)某同学认为在此过程中必须注意以下几项:A.两弹簧测力计的拉力必须等大B.同一次实验过程中,O点的位置不允许变动C.为

4、了减小误差,两弹簧测力计的读数必须接近量程其中正确的是_。(填选项前的字母)(2)上述实验中所说的合力与两个分力具有相同的效果,是指下列说法中的_。A.弹簧测力计的弹簧被拉长B.固定橡皮条的图钉受拉力产生形变C.绳套受拉力产生形变D.使橡皮条在同一方向上伸长同一长度【解析】(1)两弹簧测力计的弹力大小要适中,但不一定大小相同,也不一定必须接近弹簧测力计的量程,A、C错。只有将绳套与橡皮条的结点每次都拉至O点,橡皮条才沿同一方向产生相同的形变,弹簧测力计的拉力才产生相同的效果,B对。(2)该实验中所说的合力与两个分力具有相同的效果,是指合力与两个分力分别拉橡皮条时,使橡皮条在同一方向上伸长同一长

5、度,D对。答案:(1)B(2)D2.(12分)(2015安徽高考)在“验证力的平行四边形定则”实验中,某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上,将橡皮条的一端固定在板上一点,两个细绳套系在橡皮条的另一端。用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套,互成角度地施加拉力,使橡皮条伸长,结点到达纸面上某一位置,如图所示。请将以下的实验操作和处理补充完整:(1)用铅笔描下结点位置,记为O;(2)记录两个弹簧测力计的示数F1和F2,沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点,用刻度尺把相应的点连成线;(3)只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O,记录测力计的示数F3,_;(4)按照力的图示要求

6、,作出拉力F1、F2、F3;(5)根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F;(6)比较_的一致程度,若有较大差异,对其原因进行分析,并作出相应的改进后再次进行实验。【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析:(1)力是矢量,实验中既要记录力的大小,还要记录力的方向。(2)数据处理时要作出力的图示而非力的示意图。【解析】用一个弹簧测力计把橡皮条的结点拉到位置O后,除了记录测力计的示数F3的大小外,还要记录拉力F3的方向,作出F3的图示,与F1、F2的合力F比较即可验证。答案:(3)沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点,用刻度尺把这些点连成直线(6)F和F33.(12分)将橡皮筋的一端固定在

7、A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5N、分度值为0.1N的弹簧测力计。沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到O点时,两根细绳相互垂直,如图甲所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。(1)由图可读出两个相互垂直的拉力的大小分别为_N和_N。(只需读到0.1N)(2)在图乙的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。【解析】从图中可知,竖直方向的弹簧测力计的读数为2.5N,水平方向的弹簧测力计的读数为4.0N。因为读数2.5N、4.0N均是0.5N的整数倍,因此,选方格纸中一个小方格的边长表示0.5N,应用平行四边形定则,即可画出两个力以及它们的合力。答案:(

8、1)4.0(2.5)2.5(4.0)(2)如图所示:4.(14分)(2017烟台高一检测)在“探究求合力的方法”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧测力计。(1)为完成实验,某同学另找来一根弹簧,先测量其劲度系数,得到的实验数据如表:弹力F/N0.501.001.502.002.503.003.50伸长量x/10-2m0.741.802.803.724.605.586.42用作图法求得该弹簧的劲度系数k=_N/m。(2)某次实验中,弹簧测力计的指针位置如图所示,其读数为_N;同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50N,请在图中画出这两个共点力的合力F合。(3)由图得到

9、F合=_N。【解析】(1)根据表中数据描点,得到一条过原点的直线,如图所示,直线的斜率即为弹簧的劲度系数,则k=N/m=53N/m。(2)读出弹簧测力计的读数为2.10N。以O为顶点,画出两绳套方向就是两拉力方向,再确定并画好力的标度,画出两拉力的图示,以两拉力为邻边作出平行四边形,画出平行四边形的对角线,即合力F合,如图所示。(3)用刻度尺量出合力的长度,根据确定的标度算出合力的大小。答案:(1)53(说明:2内均可)(2)2.10(说明:有效数字位数正确,0.02内均可)图见解析(3)3.3(说明:0.2内均可)【补偿训练】小明通过实验验证力的平行四边形定则。(1)实验记录纸如图所示,O点

10、为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置,两弹簧测力计共同作用时,拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点;一个弹簧测力计拉橡皮筋时,拉力F3的方向过P3点。三个力的大小分别为F1=3.30N、F2=3.85N和F3=4.25N。请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力。(2)仔细分析实验,小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化,影响实验结果。他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度,发现读数不相同,于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响。实验装置如图所示,将一张白纸固定在竖直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于O点,下端N挂一重物。用与白纸平行的水平力缓慢地移动N,在白纸上记录下N的轨迹

11、。重复上述过程,再次记录下N的轨迹。两次实验记录的轨迹如图所示。过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点,则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb的大小关系为_。(3)根据(2)中的实验,可以得出的实验结果有()(填写选项前的字母)A.橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B.两次受到的拉力相同时,橡皮筋第2次的长度较长C.两次被拉伸到相同长度时,橡皮筋第2次受到的拉力较大D.两次受到的拉力相同时,拉力越大,橡皮筋两次的长度之差越大(4)根据小明的上述实验探究,请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项。【解析】(1)用直尺作出如图所示的力的示意图,得到F合=4.64.9N都算对。(2)根

12、据力的平衡F=mgtan,所以Fa=Fb,为橡皮筋被拉伸的方向与竖直方向的夹角。(3)选B、D。根据题图,两次受到的拉力相同时,橡皮筋第2次的长度较长,B项正确;根据题图,两次被拉伸到相同长度时,即Oa=Ob,根据F=mgtan,橡皮筋第2次受到的拉力较小,C项错误;从题图可以看出,两次受到的拉力相同时,拉力越大,橡皮筋两次的长度之差越大,D正确,A错误。(4)橡皮筋拉伸不宜过长;选用新橡皮筋。(或拉力不宜过大;选用弹性好的橡皮筋;换用弹性好的弹簧)答案:(1)见解析图(2)Fa=Fb(3)B、D(4)橡皮筋拉伸不宜过长;选用新橡皮筋。(或拉力不宜过大;选用弹性好的橡皮筋;换用弹性好的弹簧)6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375