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2014年《步步高》高三物理一轮复习试题 第二章 第4讲 实验二 探究力的平行四边形定则

时间:2013-07-12


第4讲

实验二

探究力的平行四边形定则

1.在探究求合力的方法时,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带 有绳套的两根细绳.实验时,需要两次拉伸橡皮条,一次是通过两细绳用两个 弹簧秤互成角度地拉橡皮条,另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条. (1)(多选)实验对两次拉伸橡皮条的要求中,下列哪些说法是正确的_

_______(填 字母代号). A.将橡皮条拉伸相同长度即可 B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度 C.将弹簧秤都拉伸到相同刻度 D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置 (2)(单选)同学们在操作过程中有如下议论,其中对减小实验误差有益的说法是 ________(填字母代号). A.两细绳必须等长 B.弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行 C.用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大 D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要近些 解析 答案 (1)该实验的关键是等效替代,故选 B、D. (1)BD (2)B

2.在“探究共点力合成规律”的实验中,某同学经历了以下实验步骤: A.在白纸上按比例做出两个力 F1 和 F2 的图示,根据平行四边形定则作图求 出合力 F; B.只用一个测力计,通过细绳把橡皮筋拉同样长度; C.记下两个测力计 F1 和 F2 的读数,并且记录它们的 方向; D.在水平放置的木板上,垫一张白纸,把橡皮筋的一 端固定在板上 P 点,用两条细绳连接在橡皮筋的另 一端,通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉橡 图 2-4-8

皮筋,使橡皮筋与细绳的连接点到达某一位置 O,并记下此位置,如图 2- 4-8 所示; E.记下测力计的读数 F′和细绳方向,按同一比例作出这个力的图示,比较这 个实测合力 F′和按平行四边形定则求出的合力 F, 看它们的大小和方向是否 相近; F.用刻度尺测量出 P、O 之间的距离并记录; G.改变两测力计拉力的大小和方向,多次重复实验,从实验得出结论. (1)上述实验步骤有明显的错误,这个步骤是________(填选项前的字母);正确 的操作应为________. (2)上述实验步骤中有一步骤是多余的, 这个步骤是________(填选项前的字母); (3)将以上实验步骤按正确顺序排列,应为________(填选项前的字母). 解析 (1)B 中只是说“通过细绳把橡皮筋拉同样长度”,并没有强调沿 PO 方

向.(2)本实验中只需要保证弹簧秤两次作用的效果相同即可,没有必要记录橡 皮筋被拉伸的实际长度,故多余的步骤是 F.(3)根据本实验的实验原理可知,题 述实验步骤合理的顺序是 DCABEG. 答案 (1)B 只用一个测力计,通过细绳把橡皮筋拉到 O 点 (2)F

(3)DCABEG 3.用等效代替法验证力的平行四边形定则的实验情况如图 2-4-9 甲所示,其中 A 为固定橡皮筋的图钉,O 为橡皮筋与细绳的结点,OB 和 OC 为细绳,图乙是 白纸上根据实验结果画出的图.

图 2-4-9 (1)本实验中“等效代替”的含义是________. A.橡皮筋可以用细绳替代 B.左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果

C.右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果 D.两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代 (2)图乙中的 F 与 F′两力中, 方向一定沿着 AO 方向的是________, 图中________ 是 F1、F2 合力的理论值,______是合力的实验值. (3)(多选)完成该实验的下列措施中,能够减小实验误差的是________. A.拉橡皮筋的绳细一些且长一些 B.拉橡皮筋时,弹簧秤、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行 C.拉橡皮筋的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些 D.使拉力 F1 和 F2 的夹角很小 解析 (1)验证平行四边形定则的实验中,第一次同时用两个弹簧测力计作用在

橡皮筋上,将橡皮筋与细线的结点拉到一个合适的位置,第二次只用一个弹簧 测力计作用在橡皮筋上,使橡皮筋与细线的结点到达同样的位置,可见两次弹 簧测力计对橡皮筋产生的作用效果相同,可以等效替代,故选 D.(2)根据第(1) 问的分析可知,力 F′一定沿 AO 方向;据平行四边形定则合成出来的力 F 是合 力的理论值, 而力 F′则是合力的实验值. (3)细绳越细, 重力等因素的影响越小, 弹簧测力计的读数越准确;细绳越长,则确定弹簧拉力的方向就越准确;拉橡 皮筋时,弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行,可以避免弹 簧测力计中的金属杆与测力计外壳之间的摩擦;拉橡皮筋的细绳长些,在标记 同一细绳方向时两点就可以画得适当远一些,这样作图造成的误差就小;拉力 F1 和 F2 的夹角很小时,作图造成的误差会较大.综上所述,选 A、B、C. 答案 (1)D (2)F′ F F′ (3)ABC

4.在“探究求合力的方法”实验中,现有木板、 白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤. (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 如下表: 弹力 F(N) 伸长量 x(10-2 m) 0.74 1.80 2.80 3.72 4.60 5.58 6.42 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

根据表中数据在图 2-4-10 中作出 F-x 图象并求得该弹簧的劲度系数 k= ________N/m;

图 2-4-10 (2)某次实验中,弹簧秤的指针位置如图 2-4- 11 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 2.50 N,请在下列 虚线框中画出这两个共点力的合力 F 合; 图 2-4-11

(3)由图得到 F 合=________N. 解析 (1)以水平方向为 x 轴,竖直方向为 F 轴,建立直角坐标系,然后描点,

选尽可能多的点连成一条线,其图线的斜率即为弹簧的劲度系数 k,在直线上 任取一点,如(6×10-2,3.2),则 k= 3.2 N/m≈53 N/m. 6×10-2

(2)弹簧秤的读数为 2.10 N,选标度 合力的图示如图所示.

(3)经测量,合力 F 合=3.3 N. 答案 (1)见解析图 53(说明:± 范围内都可) 2 (3)3.3(说明:

(2)2.10(说明: 有效数字位数正确, ±0.02 范围内都可) 见解析图 ± 0.02 范围内都可)

5.甲、乙、丙三位同学做“互成角度的两个力的合成”实验,所用弹簧测力计的 量程为 0~5 N,他们都把橡皮条的一端固定在木板上的 A 点,橡皮条的另一端 通过细绳连接弹簧测力计,用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定 的 O 点,如图 2-4-12 所示,此时细绳都与平板平行,用 F1 和 F2 表示拉力 的方向和大小. 甲同学:F1 和 F2 的方向互相垂直,F1=3.0 N、F2=3.8 N;乙同学:F1 和 F2 方 向间的夹角约为 30°, 1=F2=4.0 N; F 丙同学: 1 和 F2 方向间的夹角约为 120°, F F1=F2=4.0 N.这三位同学中操作不正确的是哪一位?并说明原因.

图 2-4-12 解析 甲同学:F1 和 F2 的方向互相垂直,其合力大小小

于 5 N, 小于弹簧测力计的最大测量值; 乙同学: 1 和 F2 方向间的夹角约为 30°, F 其合力大小大于 5 N,超过了弹簧测力计的最大测量值;丙同学:F1 和 F2 方向 间的夹角约为 120°,其合力大小小于 5 N,小于弹簧测力计的最大测量值;这 三位同学中操作不正确的是乙同学. 答案 操作不正确的是乙同学,因为他这两个力的合力超过了弹簧测力计刻度

的最大值 5 N,之后再用一个弹簧测力计拉橡皮条时拉不到 O 点. 特别提醒:教师配赠习题、课件、视频、图片、文档等各种电子资源见《创新设 计·高考总复习》光盘中内容.


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