高中物理 第三章 相互作用 实验:探究求合力的方法期中复习练习 新人教版必修1

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实验:探究求合力的方法

高考频度:★★★☆☆难易程度:★★☆☆☆

在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某同学按照如下步骤进行操作:

a.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上;

b.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端检上两条细绳形成结点,细绳的另一端系着绳套;

c.如图甲,用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使结点到达某一位置O,记录结点位置和两个弹賛测力计的示数、两根细绳的方向;

d.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并以F1和F2为邻边作平行四边形,画出它们所夹的对角线;学/

e.只用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条,;并按同一标度作出这个力F的图示;

f.比较F 和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。

(1)把步骤e中的内容补充完整_____________。

(2)本实验中步骤c和e两次拉橡皮条的过程,主要体现了下列哪种科学方法__________。

A.理想实验法

B.等效替代法

C.控制变量法

D.建立物理模型法

(3)下列操作有利于减小实验误差的是_________ (填字母代号)。

A.实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉,选择两个读数相同的测力计

B.拴在橡皮条上的两条细绳必须等长,并且要尽量长一些

C.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行

D.用两弹賛测力计同时拉橡皮条时,两弹簧测力计的示数之差应尽可能大

E.在记录力的方向时,标记同一细绳方向的两点要远些

(4)图乙是该同学在白纸上根据实验数据用同一标度画出的图示,如果没有操作失误,图乙

中的F与F'两力中,方向一定沿AO方向的是_________。

(5)若小明和小刚两位同学在家中想验证力的平行四边形定则,他们手中有一些弹性橡皮条(弹力满足胡克定律,劲度系数为k)。如图丙所示,他们将三根橡皮条的一端系在一起,另一端分别系上细线,仍保证橡皮条原长相同,测得原长L0=5.40 cm。接下来把贴有白纸的木板放在水平桌面上,两人合作平行于纸面分别通过细线拉三根橡皮条至某一长度(在弹性限度内),保持状态不变;如图丁所示,记录此时结点位置和三个橡皮条另一端的位置,量出三个端点到结点O的距离分别为L1=9.20 cm、L2=8.40 cm、L3=7.50 cm,请根据他们的实验过程和记录的数据作出验证力的平行四边形定则的图示,并说明是如何验证的。

【参考答案】(1)把橡皮条的结点拉到同一位置O,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向(2)B (3)ACE (4)F'(5)如图所示,按比例作出平衡时三个橡皮条的拉力的图示;分析说明:将任意一个力反向延长至等大,由平衡条件可知,这就是另外两个力的合力;比较它与用平行四边形定则作出的另外两个力的合力的大小和方向,若近似相同即可验证平行四边形定则。

【试题解析】(1)把步骤e中的内容补充完整:把橡皮条的结点拉到同一位置O,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向;

(2)本实验中步骤c和e两次拉橡皮条的过程,主要体现的科学方法是等效替代法,故选B;

(3)实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉,选择两个读数相同的测力计,这样可减小实验读数的误差,选项A正确;拴在橡皮条上的两条细绳不一定必须等长,但要尽量长一些,

以便于记录方向,选项B错误;弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行,以减小实验误差,选项C正确;用两弹賛测力计同时拉橡皮条时,两弹簧测力计的示数之差不一定要尽可能大,选项D错误;在记录力的方向时,标记同一细绳方向的两点要远些,以减小记录方向时的误差,选项E正确;故选ACE。

(4)图乙中的F是理论值,F'是实际值,图乙中的F与F'两力中,方向一定沿AO方向的是F';

(5)如图所示,按比例作出平衡时三个橡皮条的拉力的图示;分析说明:将任意一个力反向延长至等大,由平衡条件可知,这就是另外两个力的合力;比较它与用平行四边形定则作出的另外两个力的合力的大小和方向,若近似相同即可验证平行四边形定则。

【知识补给】

实验注意事项

(1)实验原理是平行四边形定则,涉及力的测量,要谨记力是矢量,需要记录的数据不仅有力的大小,还要通过两点连线的方法得到力的方向。

(2)力的平行四边形定则是对任意方向、任意大小的力都适用的,一般不需要使力满足特定要求,但是为了测量方便,两力的夹角和大小都应适当,不宜过大或过小。

(3)作图时要注意图中应有:单位力的长度;力的大小数值(和刻度);力的方向箭头;力的符号;力实线和辅助虚线。xk-w

(4)本实验除测量读数、标记和作图的误差外,还有:力线不能严格在一平面内引起的误差;弹簧和弹簧测力计外壳、弹簧测力计和纸面间的摩擦引起的误差。针对前者,应尽量保证橡皮条、细绳、弹簧测力计轴线在同一平面内(与纸面平行);针对后者,应在不超过弹簧测力计量程的情况下,使拉力尽量大些。

(5)对于使用橡皮条(或弹簧等)进行的实验,有些特别情况,要考虑因为超过弹性限度而使两次实验不等效。

在验证平行四边形定则的实验中,用A、B两个弹簧测力计拉橡皮条与细绳的结点,使其位于O处,两细绳与橡皮条所在直线的夹角分别为α和β,且此时两细绳垂直。现在保持A 的读数不变,减小α,要使结点仍在O处,可采用的办法是

A.增大B的读数,同时减小β角

B.增大B的读数,同时增大β角

C.减小B的读数,同时减小β角

D.减小B的读数,同时增大β角

某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

(1)如果没有操作失误,图乙中的F与F′两力中,方向一定沿AO方向的是______。

(2)本实验采用的科学方法是___________(填正确答案标号)。

A.理想实验法

B.等效替代法

C.控制变量法

D.建立物理模型法

(3)下列说法正确的是_________(填正确答案标号)。

A.拉橡皮条的绳细一些且长一些

B.拉橡皮条时,弹簧秤、橡皮条、细绳应靠近木板且与木板面平行

C.同一次验证过程中O点位置应相同

D.拉力F1和F2的夹角应该较小

(4)由于实验室没有细绳,在进行实验时,图甲中的OB和OC可以用橡皮条代替吗?请说明理由: ________________________________________________________________________________ __________。

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1所示,O点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=3.30 N、F2=3.85 N和F3=4.25 N。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2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。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3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F a、

F b的大小关系为__________。

(3)根据(2)中的实验,可以得出的实验结果有哪些? ________(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。

某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y 轴,最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上,如图(a)所示。将橡皮筋的一端Q固定在y 轴上的B点(位于图示部分之外),另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长。

(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由测

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实验:探究求合力的方法 高考频度:★★★☆☆ 难易程度:★★☆☆☆ 在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某同学按照如下步骤进行操作: a.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上; b.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的 A 点,在橡皮条的另一端检上两条细绳形成结点,细 绳的另一端系着绳套; c.如图甲,用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使结点到达某一位置 O, 记录结点位置和两个弹賛测力计的示数、两根细绳的方向; d.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力 F1 和 F2 的图示,并以 F1 和 F2 为邻边作平行四边形,画出它们所夹的对角线;学/ e.只用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条, 图示; f.比较 F? 和 F 的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。

(1)把步骤 e 中的内容补充完整_____________。

(2)本实验中步骤 c 和 e 两次拉橡皮条的过程,主要体现了下列哪种科学方法__________。

A.理想实验法 C.控制变量法 B.等效替代法 D.建立物理模型法 ;并按同一标度作出这个力 F 的 (3)下列操作有利于减小实验误差的是_________ (填字母代号)。

A.实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉,选择两个读数相同的测力计 B.拴在橡皮条上的两条细绳必须等长,并且要尽量长一些 C.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行 D.用两弹賛测力计同时拉橡皮条时,两弹簧测力计的示数之差应尽可能大 E.在记录力的方向时,标记同一细绳方向的两点要远些 (4)图乙是该同学在白纸上根据实验数据用同一标度画出的图示,如果没有操作失误,图乙 中的 F 与 F? 两力中,方向一定沿 AO 方向的是_________。

(5)若小明和小刚两位同学在家中想验证力的平行四边形定则,他们手中有一些弹性橡皮条 (弹力满足胡克定律,劲度系数为 k)。

如图丙所示,他们将三根橡皮条的一端系在一起,另 一端分别系上细线,仍保证橡皮条原长相同,测得原长 L0=5.40 cm。

接下来把贴有白纸的木 板放在水平桌面上,两人合作平行于纸面分别通过细线拉三根橡皮条至某一长度(在弹性限 度内),保持状态不变;如图丁所示,记录此时结点位置和三个橡皮条另一端的位置,量出 三个端点到结点 O 的距离分别为 L1=9.20 cm、L2=8.40 cm、L3=7.50 cm,请根据他们的实验过 程和记录的数据作出验证力的平行四边形定则的图示,并说明是如何验证的。

【参考答案】(1)把橡皮条的结点拉到同一位置 O,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方 向 (2)B (3)ACE (4) F? (5)如图所示,按比例作出平衡时三个橡皮条的拉力的 图示;分析说明:将任意一个力反向延长至等大,由平衡条件可知,这就是另外两个力的合 力;比较它与用平行四边形定则作出的另外两个力的合力的大小和方向,若近似相同即可验 证平行四边形定则。

【试题解析】(1)把步骤 e 中的内容补充完整:把橡皮条的结点拉到同一位置 O,读出弹簧 测力计的示数,记下细绳的方向 ; (2)本实验中步骤 c 和 e 两次拉橡皮条的过程,主要体现的科学方法是等效替代法,故选 B; (3)实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉,选择两个读数相同的测力计,这样可减小 实验读数的误差,选项 A 正确;拴在橡皮条上的两条细绳不一定必须等长,但要尽量长一些, 以便于记录方向,选项 B 错误;弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行,以减小实验误


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