高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第4章 力与平衡本章综合与测试课时练习

第4章　力与平衡

专题强化练2　科学探究:验证力的平行四边形定则

一、选择题

1.(2019北京石景山高三期末,★★☆)在“验证力的平行四边形定则”实验中,将轻质小圆环挂在橡皮条的一端,橡皮条的另一端固定在水平木板上的A点,圆环上有细绳套。实验中先用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉圆环,将圆环拉至某一位置O,如图所示。再只用一个弹簧测力计,通过绳套把圆环拉到与前面相同的位置O。实验中保持橡皮条、弹簧测力计和绳位于与纸面平行的同一平面内。关于此实验,下列说法中正确的是              (　　)

A.实验中既要记录弹簧测力计的示数,又要记录细绳套的方向

B.实验中只需记录弹簧测力计的示数

C.两弹簧测力计之间的夹角越大越好

D.两弹簧测力计之间的夹角越小越好

二、非选择题

2.(2020湖南长沙长郡中学高一期末,★★☆)两位同学在探究“两个互成角度的力的合成”,利用图钉、木板、橡皮筋、细绳套、弹簧测力计、白纸、刻度尺等器材进行有关实验。

(1)其主要实验步骤如下:

①将图钉、白纸固定在木板上,把系好细绳套的橡皮筋挂在图钉上;

②用两个弹簧测力计互成角度地拉伸橡皮筋,记录此时两个测力计的读数F1、F2及其方向;

③用一个弹簧测力计拉伸橡皮筋,并记录此测力计的读数F'及其方向;

④在白纸上作出三个力的图示,并探究它们的关系。

以上步骤中,存在问题的步骤是　　　　。(填写步骤前的序号) 

甲

乙

丙

(2)如图甲、乙所示是这两名同学探究得到的结果,则可判定其中　　　　(填“甲”或“乙”)实验结果是尊重实验事实的。 

(3)两弹簧测力计拉力的图示已在图丙中作出,方格每边的长度表示1.0 N,按照作图法可得合力的大小为　　　　N。(结果保留两位有效数字) 

3.(2020黑龙江穆棱第一中学高一期末,★★☆)有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则。在竖直木板上铺有白纸,固定两个光滑的滑轮A和B,将绳子打一个结点O,每个钩码的重量相等,当系统达到平衡时,根据钩码个数读出三段绳子的拉力F1、F2和F3。回答下列问题:

(1)改变钩码个数,实验能完成的是　　　　。 

A.钩码的个数N1=N2=2,N3=4

B.钩码的个数N1=N3=3,N2=4

C.钩码的个数N1=N2=N3=4

D.钩码的个数N1=3,N2=4,N3=5

(2)在拆下钩码和绳子前,最重要的一个步骤是　　　。 

A.标记结点O的位置,并记录OA、OB、OC三段绳子的方向

B.量出OA、OB、OC三段绳子的长度

C.用量角器量出三段绳子之间的夹角

D.用天平测出钩码的质量

(3)根据实验原理及操作,在作图时,你认为图　　　(填“甲”或“乙”)是正确的。 

答案全解全析

1.A　该实验的目的是验证力的平行四边形定则,要根据使用两个弹簧测力计时两个拉力的大小和方向作出平行四边形,求出其合力大小,然后与使用一个弹簧测力计时的拉力大小进行比较,最后得出结论,故A正确,B错误;在实验中两个分力的夹角大小适当,在作图时有利于减小误差即可,并非越大越好,也非越小越好,C、D错误。

2.答案　(1)①②③　(2)甲　(3)7.0

解析　(1)步骤①中应该用图钉把橡皮筋的一端固定在木板上,而不是把系好细绳套的橡皮筋挂在图钉上,故步骤①有问题;

步骤②中还要记录将结点拉到的位置,故步骤②有问题;

步骤③中用一个弹簧测力计拉伸橡皮筋,要把结点拉到与②中相同的位置,并记录此测力计的读数F'及其方向,故步骤③有问题;

步骤④没有问题。

故存在问题的步骤是①②③。

(2)实验测得的合力方向沿AO,由于误差的存在,作图法得到的合力与实验值有一定的差别,故甲更符合实验事实。

(3)已知分力求合力,根据平行四边形定则作图,如图

故合力大小为7.0 N。

3.答案　(1)BCD　(2)A　(3)甲

解析　(1)实验中的分力与合力的关系必须满足:|F1-F2|<F3<F1+F2,故A错误,B、C、D正确。

(2)本实验应该确定好分力与合力的大小和方向,以及作用点的位置。由于力的大小可以通过测量钩码的质量来知道,故在拆下钩码和绳子前,最重要的一个步骤是标记结点O的位置,并记录OA、OB、OC三段绳子的方向。故B、C、D错误,A正确。

(3)由实验的实物图可知,F3方向是竖直向下的,故图甲是正确的。