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    2022届一轮复习专题练习15 实验:验证力的平行四边形定则(解析版)

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    微专题15 实验验证力的平行四边形定则本实验方案有多种橡皮筋和弹簧测力计橡皮筋加钩码全用橡皮筋或弹簧全用钩码等无论什么方案本实验的核心是要理解合力和分力分别是哪些力怎样确定合力分力的大小和方向怎样作力的平行四边形图形1(2020·天一大联考)如图1所示某实验小组在做验证力的平行四边形定则的实验时在水平放置的木板上固定一张白纸把橡皮条的一端固定在木板上的P另一端拴两根轻细绳实验操作步骤如下1(1)用两个弹簧测力计分别钩住两细绳互成角度地拉橡皮条使之伸长当结点到达某一位置O需记下O点的位置同时需记下两弹簧测力计的示数和____________(2)再用一个弹簧测力计钩住细绳把橡皮条拉长使结点到达同一位置O此时需要再记下弹簧测力计________________(3)在白纸上按同一标度画出用两弹簧测力计拉细绳时力F1F2的图示和用一个弹簧测力计拉细绳时力F的图示如图所示若实验步骤(1)中左右两弹簧测力计的指针位置始终保持不变则在实验时使两细绳方向的夹角从60°逐渐变化到120°的过程中则步骤(2)中弹簧测力计的示数可能为________A1.00 N   B1.50 NC2.50 N   D3.50 N答案 (1)描绘下两细绳的方向(意思对即可) (2)示数及细绳的方向 (3)C解析 (1)(2)根据实验原理可知,用两个测力计分别钩住细绳套互成角度地拉橡皮条使之伸长,需要记下结点位置、两测力计的示数和两细线的方向;再用一个弹簧测力计拉橡皮条时,应使结点到达同一位置,并记下弹簧测力计示数和细绳的方向(3)根据题图可知两个力大小分别为2.00 N1.50 N,且二力夹角在60°120°变化,由几何关系可得二力合力大小为F,合力最大值为F N,最小值为F N,故选项C正确2(2020·广东佛山市高三二模)小张同学为了验证力的平行四边形定则设计如下实验其装置如图2甲所示实验步骤如下2(1)3条完全相同的弹性橡皮条(满足胡克定律)的一端连接在一起形成一个结点O先测量出每根橡皮条的自然长度x0(2)在竖直平面内固定一木板在木板上固定一张白纸用图钉将其中两条橡皮条的AB端固定在木板上在另一条橡皮条C端悬挂一小重锤并确保橡皮条不超出弹性限度且与纸面无摩擦(3)待装置平衡后分别测量出橡皮条OAOBOC的长度x1x2x3并在白纸上记录________(4)取下白纸如图乙所示在白纸上分别用长度(x1x0)(x2x0)代表橡皮条OAOB拉力的大小作出力的图示OAOB并以OAOB为两邻边作一平行四边形OACB测量出OC长度x4如果近似可得x4________OC的方向________则实验验证了力的平行四边形定则(5)改变AB的位置重复(2)(4)的实验步骤进行多次验证答案 (3)OAB三点的位置以及OC的方向 (4)x3x0 OC的方向相反解析 (3)待装置平衡后,分别测量出橡皮条OAOBOC的长度x1x2x3,并在白纸上记录OAB三点的位置以及OC的方向(4)如果近似可得x4x3x0,且OC的方向与OC的方向相反,则实验验证了力的平行四边形定则3(2020·云南昆明市摸底诊断)某同学在验证力的平行四边形定则的实验中利用以下器材两个轻弹簧AB白纸方木板橡皮筋图钉细线钩码刻度尺铅笔实验步骤如下(1)用刻度尺测得弹簧A的原长为6.00 cm弹簧B的原长为8.00 cm(2)如图3分别将弹簧AB悬挂起来在弹簧的下端挂上质量为m100 g的钩码钩码静止时测得弹簧A长度为6.98 cm弹簧B长度为9.96 cm.取重力加速度g9.8 m/s2忽略弹簧自重的影响两弹簧的劲度系数分别为kA________ N/mkB________ N/m3(3)如图乙将木板水平固定再用图钉把白纸固定在木板上将橡皮筋一端固定在M另一端系两根细线弹簧AB一端分别系在这两根细线上互成一定角度同时水平拉弹簧AB把橡皮筋结点拉到纸面上某一位置用铅笔描下结点位置记为O.测得此时弹簧A的长度为8.10 cm弹簧B的长度为11.80 cm并在每条细线的某一位置用铅笔记下点P1P2(4)如图丙取下弹簧A只通过弹簧B水平拉细线仍将橡皮筋结点拉到O测得此时弹簧B的长度为13.90 cm并用铅笔在此时细线的某一位置记下点P此时弹簧B的弹力大小为F________N(计算结果保留3位有效数字)(5)根据步骤(3)所测数据计算弹簧A的拉力FA弹簧B的拉力FB在图丁中按照给定的标度作出FAFB的图示根据平行四边形定则作出它们的合力F的图示测出F的大小为________N(结果保留3位有效数字)(6)再在图丁中按照给定的标度作出F的图示比较FF的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内则该实验验证了力的平行四边形定则答案 (2)100 50 (4)2.95 (5)如图所示(FA2.10 NFB1.90 N) 2.802.95 

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