2019-2020新教材高中物理 3.4.2 实验：探究两个互成角度的力的合课堂检测（含解析）新人教版必修1

1、实验：探究两个互成角度的力的合1.在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某小组利用如图所示的装置完成实验,橡皮条的一端C固定在木板上,用两只弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点。则下列叙述正确的是()A.该实验中CO的拉力是合力,AO和BO的拉力是分力B.两次操作不需要将橡皮条和绳的结点拉到相同位置C.实验中AO和BO的夹角应尽可能大D.在实验中,弹簧秤必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤的刻度线【解析】选D。AO和BO的拉力与CO的拉力的合力为零,它们之间不是合力与分力的关系,A错误;实验中两次拉伸橡皮条,注意将橡皮条和绳的结点拉到相同位置,以保证两次操作中CO的拉力是相同的,B错误;实验中AO和BO的夹角不宜太大也不宜太小,C错误;弹簧秤与木板平行以保证合力与分力在同一平面内,正对弹簧秤的刻度线读数可以减小偶然误差,D正确。【补偿训练】(2018天津高考)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,所用器材有:方木板一块,白纸,量程为5 N的弹簧测力计两个,橡皮条(带两个较长的细绳套),刻度尺,图钉(若干个)。(1)具体操作前,同学们提出了如下关于实验操作的建议,其中

2、正确的有_。A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B.重复实验再次进行验证时,结点O的位置可以与前一次不同C.使用测力计时,施力方向应沿测力计轴线;读数时视线应正对测力计刻度D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验,白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点,如图所示。其中对于提高实验精度最有利的是_。【解析】(1)为了使实验结果更具有普遍性,在实验过程中不应让橡皮条的拉力方向具有特殊的角度或位置,A错误;只要这一次实验时用一个力和用两个力拉的效果相同即可,即O点位置相同,不需要再次重复实验时的O点位置必须相同,B正确;使用测力计时,施力方向应沿测力计轴线;读数时,视线应正对弹簧测力计的刻度,C正确;合力可以大于任一个分力,也可以等于分力,还可以小于任一分力,D错误。(2)A、D实验中选取的力的标度过大,导致画力时,线段太短,不利于实验精确度;B图和C图选用的标度相同,但C中力太小,不利于作平行四边形,故B符合题意。答案:(1)B、C(2)B2.在“验证力的平行四边形

3、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,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。【解析】(3)用铅笔描出绳上的几个点,用刻度尺把这些点连成直线(画拉力的方向),目的是得到同两分力产生相同效果的这个力的方向。(6)F与F3作比较,即比较用平行四边形作出的合力和产生相同效果的实际的力是否一致,即可验证力的平行四边形定则的正确性。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

4、线(6)F与F3【补偿训练】1.做“探究求合力的方法”的实验时:(1)除已有的器材(方木板、白纸、弹簧测力计、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔)外,还必须有_和_。(2)在做上述实验时,在水平放置的木板上垫上一张白纸,把橡皮条的一端固定在板上,另一端结两个细绳套,通过细绳用两个互成角度的弹簧测力计拉橡皮条,使结点移到某一位置O,此时需记下:_;_;_。然后用一个弹簧测力计把橡皮条拉长,使结点到达_,再记下_。(3)在某次实验中,某同学的实验结果如图所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳结点的位置。图中_是力F1与F2的合力的理论值;_是力F1与F2的合力的实验值。通过把_和_进行比较,验证平行四边形定则。【解析】(1)除已有的器材外,还应有三角板和橡皮条。(2)实验中要记录橡皮条拉伸至O点的位置、弹簧测力计的读数及力的方向即细绳的方向。(3)F是F1与F2合力的理论值;F是F1与F2合力的实际值;比较F和F,验证结果。答案:(1)三角板橡皮条(2)O点位置细绳所指方向相应弹簧测力计读数同一位置O点弹簧测力计读数和细绳方向(3)FFFF2.(1)甲、乙和丙三位同学做“互成角度的两个力

5、的合成”的实验,所用弹簧测力计的量程为05 N,他们都把橡皮筋的一端固定在木板上的A点,橡皮筋的另一端通过细绳连接弹簧测力计,用两个弹簧测力计把橡皮筋的另一端拉到某一确定的O点,如图所示,此时细绳都与木板平行,用F1和F2表示拉力的方向和大小。甲同学实验中的F1和F2的方向互相垂直,F1=2.8 N、F2=3.5 N;乙同学实验中的F1和F2方向间的夹角约为30,F1=F2=4.0 N;丙同学实验中的F1和F2方向间的夹角约为120,F1=F2=4.0 N。这三位同学的操作不合适的是哪一位?并说明原因:_。(2)若丁同学对本实验进行改进,设置如图所示的实验装置,弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。在实验操作过程中,改变拉力,重复多次实验时,要求O点_(选填“一定”或“不一定”)静止在同一位置。在某次实验中,若该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,请你提出两条解决办法:_;_。【解析】(1)由两分力的大小及对应的角度

6、可得其合力的大小,故可知乙同学实验中F1、F2的合力已超出弹簧测力计的量程,所以操作不合适的是乙同学。(2)改进后的实验装置中,因合力不变,故O点的位置不一定要静止在同一点。若弹簧测力计A的指针稍超出量程,可以减小合力的大小,即减小M的质量,或者减小OA与竖直方向之间的夹角,使弹簧测力计A处于量程以内。答案:见解析3.一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品,在家中验证力的平行四边形定则。(1)如图(a),在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶,记下水壶_时电子秤的示数F。(2)如图(b),将三根细线L1、L2、L3的一端打结,另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上。水平拉开细线L1,在白纸上记下结点O的位置、_和电子秤的示数F1。(3)如图(c),将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上,并将L1拴在其上。手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L2,使_和三根细线的方向与(2)中重合,记录电子秤的示数F2。(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示,根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F的图示,若_,则平行四边形定则得到验证。【解析】(1)要测量装满水的水壶的重力,则应记下水壶静止时电子秤的示数F。(2)要画出平行四边形,则需要记录分力的大小和方向,所以在白纸上记下结点O的位置的同时,也要记录三根细线的方向以及电子秤的示数F1。(3)已经记录了一个分力的大小,还要记录另一个分力的大小,则结点O的位置不能变化,力的方向也都不能变化,所以应使结点O的位置和三根细线的方向与(2)中重合,记录电子秤的示数F2。(4)根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F的图示,若F和F在误差范围内重合,则平行四边形定则得到验证。答案:(1)静止(2)三根细线的方向(3)结点O的位置(4)F和F在误差范围内重合1

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