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)如圖是“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)示意圖.圖(甲)表示在兩個拉力F1,F2的共同作用下,將橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉長到O點(diǎn);圖(乙)表示準(zhǔn)備用一個拉力F拉橡皮條.下列說法正確的是(D)A.(甲)實(shí)驗(yàn)時(shí),兩個拉力的大小應(yīng)相等B.(甲)實(shí)驗(yàn)時(shí),兩個拉力的方向應(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錯誤;實(shí)驗(yàn)時(shí)兩個分力的夾角大小適當(dāng)即可,并非要求一定垂直,選項(xiàng)B錯誤;(乙)實(shí)驗(yàn)時(shí),要求橡皮條的伸長量和形變方向與(甲)實(shí)驗(yàn)相等,即將結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn),選項(xiàng)C錯誤,D正確.2.(xx連云港高一檢測)用如圖裝置做“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn),下列說法中正確的是(B)A.實(shí)驗(yàn)中只需記錄彈簧測力計(jì)示數(shù)的大小B.同一實(shí)驗(yàn)過程中,結(jié)點(diǎn)O的位置不變C.用鉛筆沿圖中細(xì)線直接畫出直線表示該力的方向D.用兩只彈簧測力計(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錯誤;要保證兩個彈簧測力計(jì)的拉力與一個彈簧測力計(jì)的拉力效果相同,橡皮條要沿相同方向伸長量相同,則O點(diǎn)的位置應(yīng)不變,選項(xiàng)B正確;記錄方向時(shí),通過在細(xì)線下方描點(diǎn)的方法進(jìn)行,選項(xiàng)C錯誤;在實(shí)驗(yàn)中兩個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,合力是通過作圖得出的,不是計(jì)算出來的,選項(xiàng)D錯誤.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,先用一個彈簧測力計(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,用兩個彈簧測力計(jì)分別鉤住繩套,并互成角度地拉橡皮條.(1)某同學(xué)認(rèn)為在此過程中必須注意以下幾項(xiàng),其中正確的是.A.在使用彈簧測力計(jì)時(shí)要注意使彈簧測力計(jì)與木板平面平行B.兩根細(xì)繩必須等長C.橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上D.在用兩個彈簧測力計(jì)同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)要注意使兩個彈簧測力計(jì)的讀數(shù)相等E.在用兩個彈簧測力計(jì)同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)必須將橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到用一個彈簧測力計(jì)拉時(shí)記下的結(jié)點(diǎn)位置(2)某同學(xué)在坐標(biāo)紙上畫出了如圖所示的兩個已知力F1和F2,圖中小正方形的邊長表示2 N,兩力的合力用F表示,F1,F2與F的夾角分別為1和2,下列說法正確的是.A.F1=4 N B.F=12 NC.1=45D.1<2解析:(1)在使用彈簧測力計(jì)時(shí)要注意使彈簧測力計(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,選項(xiàng)B錯誤;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錯誤;兩彈簧測力計(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,作出兩個力的合力,如圖所示.由F1,F2的線段長度可知,F1=4 N,合力F=12 N.且F1與F的夾角為1,則sin 1=,即1=45,F2與F的夾角為2,則sin 2=,則1>2,選項(xiàng)B,C正確,A,D錯誤.答案:(1)AE(2)BC4.(xx上饒檢測)某實(shí)驗(yàn)小組用一只彈簧測力計(jì)和一個量角器等器材做“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:.彈簧測力計(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,記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)F;.彈簧測力計(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,記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1;.根據(jù)力的平行四邊形定則計(jì)算繩套1的拉力F1=.比較即可初步驗(yàn)證.只改變繩套2的方向,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟.回答下列問題:(1)完成實(shí)驗(yàn)步驟中;(2)將繩套1由0方向緩慢轉(zhuǎn)動到60方向,同時(shí)繩套2由120方向緩慢轉(zhuǎn)動到180方向,此過程中保持橡皮條的結(jié)點(diǎn)在O處不動,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)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=,通過比較F1和F1,在誤差范圍內(nèi)相同,則可初步驗(yàn)證.(2)兩個繩套在轉(zhuǎn)動過程中,合力保持不變,根據(jù)平行四邊形定則畫出關(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)F1和F1(2)A5.(xx吉林高一檢測)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為兩個相同的雙向力傳感器,該型號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.B固定不動,通過光滑鉸鏈連接長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:測量繩子與水平桿的夾角AOB=對兩個傳感器進(jìn)行調(diào)零用另一根繩在O點(diǎn)懸掛一個鉤碼,記錄兩個傳感器的讀數(shù)取下鉤碼,移動傳感器A改變角重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟,得到表格.F1/N1.0010.5801.002F2/N-0.868-0.2910.8653060150(1)根據(jù)表格數(shù)據(jù),A傳感器對應(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)中多次對傳感器進(jìn)行調(diào)零,對此操作說明正確的是.A.因?yàn)槭孪韧浾{(diào)零B.何時(shí)調(diào)零對實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響C.為了消除橫桿自身重力對結(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傳感器對應(yīng)的是表中力F1.由于=30時(shí)F1=1.001 N,F2=0.868 N,此時(shí)F1,F2的合力與鉤碼對O的拉力是一對平衡力,則有F1sin 30=mg,解得m=0.05 kg.(2)本實(shí)驗(yàn)中多次對傳感器進(jìn)行調(diào)零,為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響,選項(xiàng)C正確.答案:(1)F10.05(2)C【教師備用】 (xx杭州高一檢測)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,再用刻度尺測出A,B間的距離為L0,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)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,)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.若測得三個彈簧伸長后的長度分別是L=16.20 cm,L=18.15 cm,L=16.69 cm,則:因彈簧勁度系數(shù)未知,你應(yīng)該用哪個物理量的大小代替彈力F的大小畫力的圖示?答: ;在圖(丙)中作出彈簧,的彈力F2,F3的圖示;你選用的標(biāo)度是 ;彈簧與的合力與彈簧的彈力為一對平衡力,即大小相等,方向相反.請?jiān)趫D(丙)中用力的圖示表示該合力F;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,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,長度為8.10 cm;(2)雖然彈力無法求出,但彈力大小與彈簧的形變量有關(guān);故可以用L-L0來表示彈力的大小;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來表示彈簧伸長1 cm時(shí)的彈力;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)L-L02 mm來表示彈簧伸長1 cm時(shí)的彈力(合理即可) 見解析