物理必修 第一册3.5 怎样求合力导学案及答案

3.5 怎样求合力

一、单选题

1．同一平面内的三个力，大小分别为2N、1N、7N，若三力同时作用于某一物体，则该物体所受三力合力的最大值和最小值分别为（　　）

A．12N，0N B．12N，2N

C．10N，4N D．9N，2N

2．关于力的合成分解，下列说法正确的是（　　）

A．两个力的合力一定大于任意一个分力

B．两个力的合力至少比其中的一个分力大

C．把一个力分解为两个分力，只可能有唯一的两个分力的大小

D．若两个分力大小不变，当它们的夹角在0°~180°变化时，夹角越大合力越小

二、多选题(共0分)

3．有两个分力大小分别为、，它们的合力大小可能是（     ）

A． B． C． D．

4．下列说法正确的有（　　）

A．物体的重心可以不在物体上

B．在水平面上的物体受到的摩擦力一定与该物体的重力大小成正比

C．两个力的合力可以比这两个力都大，也可以比这两个力都小

D．两物体接触面间的摩擦力与弹力一定相互垂直

三、实验题(共0分)

5．在“探究求合力的方法”的实验中，小马和小李先用两个弹簧测力计拉动小圆环至O点，记下两拉力F1、F2的大小和方向；然后撤去F1、F2，改用一个弹簧测力计拉住小圆环至O点，记下拉力F的大小和方向。在纸上画出表示三个力的箭头，用虚线把三个箭头端连接，发现四边形OACB近似为平行四边形，如图。

（1）由该实验得到的规律叫做_________定则，F叫做F1、F2的_________；

（2）某次实验由于记录有误造成图的偏差。如果该偏差仅由记录F1造成，则F1的大小比真实值偏_________（选填“大”或“小”），F1的方向与F的方向的夹角比真实值偏_________（选填“大”或“小”）。

6．某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情况如图甲所示，用两个弹簧秤（量程均为5N）通过细绳互成角度地拉橡皮筋，皮筋下端为橡皮条与细绳的结点，使橡皮筋的下端伸长到O点，OB和OC为细绳。橡皮筋及弹簧均在弹性限度内。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

（1）如果没有操作失误，在图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是______。

（2）关于这一实验过程，下列操作不正确或设计不能实现的是(        )

A．拉橡皮筋时，施力方向应沿弹簧测力计轴线，橡皮筋、细绳和弹簧秤应贴近且平行于木板

B．将结点拉到位置O时，拉力、要适当大些

C．用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条时，其中一拉力可以大于只用一个弹簧测力计拉橡皮筋的拉力

D．可以通过操作使两个弹簧秤的读数均为4N，且两弹簧秤拉力的方向相互垂直，然后再用其中一个弹簧秤来测量出它们的合力。

（3）用A和B两个弹簧秤把结点拉到某一位置O，这时两绳套OA和OB的夹角，如图所示，现改变弹簧秤A的拉力方向，使图中的角增大，但不改变它的拉力的大小，那么要使结点仍被拉到位置O，就应该调整弹簧秤B的拉力以及图中的大小。下列调整方法中可行的是(        )

A．增大角，同时增大B的拉力                    B．增大角，同时保持B的拉力不变

C．增大B的拉力，同时保持角不变               D．增大B的拉力，同时减小角

7．某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。

（1）本实验采用的科学方法是______（填“控制变量法”或“等效替代法”）。

（2）用一只测力计将橡皮条的O端沿竖直方向拉至点O＇，在白板上记录下O点的位置和拉力F的方向，拉力F的大小可由测力计读出（如图乙所示），此时F的大小为______N。

（3）用两只测力计互成角度地将橡皮条的O端沿竖直方向拉至O＇点，读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2N和F2＝5.6N，此时还应记录下______

（4）图丙中的5个刻度表示1N的力，以为作用点，在图丙中画出力F1、F2的图示______，根据平行四边形定则求出它们的合力F合＝______N，把F合与F进行比较，若两者的大小及方向的偏差均在误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。

8．如图为“探究互成角度的力的合成规律”的实验，三个细线套、、，共系于一个结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上，A挂于固定点P。手持B拉动细线，使结点静止于O点。

（1）某次实验中弹簧测力计A的指针位置如图甲所示，其读数为________N。

（2）图乙中的F与两力中，方向和细线PO方向相同的是________（选填“F”或“”）。

（3）下列实验要求中，必要的是_________。（填字母序号）

A．弹簧测力计B始终保持水平

B．用天平测量重物M的质量

C．细线套方向应与木板平面平行

D．若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而保持细线套结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可

（4）本实验采用的科学方法是_________（填字母序号）

A．理想实验法       B．等效替代法       C．控制变量法       D．建立物理模型法

四、填空题(共0分)

9．一物体受到大小分别为和的两个力，当这两个力同方向时，合力大小为___________N；当这两个力方向相反时，合力大小为___________N；当这两个力互相垂直时，合力大小为___________N。

参考答案：

1．C

【解析】

【详解】

当三个力的方向相同时，合力取得最大值10N，当2N、1N这两个力方向相同，并与第三个力（7N）方向相反时，合力取得最小值4N。

故选C。

2．D

【解析】

【详解】

AB．根据平行四边形定则，合力在两个分力之差与两个分力之和之间，合力可以大于分力，或可以小于分力，或可以等于分力，AB错误；

C．把一个力分解为两个分力，有无数个两个分力的大小，C错误；

D．根据力的平行四边形定则可知，在0°~180°间，两个分力的夹角越大，合力的大小越小，D正确。

故选D。

3．BC

【解析】

【详解】

二力合成时合力范围

│F1 - F2│ ≤ F合 ≤ │F1 + F2│

故合力最小5N，最大9N，之间任意结果都可以，则6N、7N可能，2N、10N不可能。

故选BC。

4．ACD

【解析】

【详解】

A．物体的重心可以不在物体上，可能在物体的外面，选项A正确；

B．在水平面上的物体受到的静摩擦力与重力大小无关，选项B错误；

C．两个力的合力可以比这两个力都大，也可以比这两个力都小，选项C正确；

D．根据弹力与接触面垂直，而摩擦力与接触面平行，则有同一接触面间的摩擦力与弹力方向相互垂直，D正确。

故选ACD。

5．     平行四边形     合力     大

     大

【解析】

【详解】

（1）[1]该实验得到的规律叫做平行四边形定则；

[2]由于F的作用效果与F1、F2的共同作用效果相同，故F叫做F1、F2的合力；

（2）[3][4]若实验误差比较小时，F与F1、F2之间应该满足平行四边形定则，如图所示

由图可知，F1的大小比真实值偏大，F1的方向与F的方向的夹角比真实值偏大。

6．          D     ACD

【解析】

【详解】

（1）[1]因为F是两个分力合力的理论值，F′是合力的实验值，则F′的方向一定沿AO方向。

（2）[2]A．拉橡皮筋时，施力方向应沿弹簧测力计轴线，橡皮筋、细绳和弹簧秤应贴近且平行于木板，选项A正确，不符合题意；

B．将结点拉到位置O时，拉力、要适当大些，这样可减小实验中产生的误差，选项B正确，不符合题意；

C．用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条时，其中一拉力可以大于只用一个弹簧测力计拉橡皮筋的拉力，选项C正确，不符合题意；

D．当两个弹簧秤的读数均为4N且方向垂直时，两个力的合力为4N，然后再用其中一个弹簧秤来测量出它们的合力时肯定超出弹簧秤的量度范围，则选项D错误，符合题意。

故选D。

（3）[3]该题本质上考查了物体的动态平衡，由题意可知：保持O点位置不动，即合力大小方向不变，弹簧测力计A的读数不变，只要符合该条件而且能够做出平行四边形即可；保持长度不变将FA绕橡皮条O端点转动形成一个圆弧，FB的一个端点不动，另一个端点在圆弧上滑动即可看出结果，如图所示，由于两绳套AO、BO的夹角小于90°，在力的三角形中，FA、FB的顶角为钝角，当角增大时，顺时针转动时，FA、FB的顶角逐渐减小为直角然后为锐角。由图可知，这个过程中FB一直增大，但β角先增大后减小，在FA和FB相垂直的两边对称的两位置，β角相等，故ACD符合题意，故选ACD正确。

7．     等效替代法     4.0     两条细绳的方向          4.0

【解析】

【详解】

(1)[1]本实验中两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同，采用的科学方法是等效替代法。

(2)[2]弹簧测力计最小分度为0.2N，故指针的读数为4.0N。

(3)[3]作力的图示，需要测得力的大小和方向，故还应记录下两条细绳的方向。

(4)[4]取5个刻度表示力的大小为1N，则F1、F2的大小如图所示，利用平行四边形定则作出它们的合力如图所示

[5]由图可知

F合=4.0N

8．     2.00          C     B

【解析】

【详解】

（1）[1] 分度值为0.1N，读数为2.00N。

（2）[2]由图发现F是根据平行四边形定则作出的理论值，而实际值与理论值有一定的误差，故方向和细线PO方向相同的是。

（3）[3]A．弹簧测力计B的方向没有特殊要求，不需要始终保持水平，故A错误；

B．重物M的重力可以由测力计测出，没必要再测质量，故B错误；

C．为使力都作用在同一平面上，细线套方向应与木板平面平行，故C正确；

D．根据平行四边形定则可知，若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而保持细线套结点位置不变，需调整另一只弹簧测力计拉力的大小和方向，故D错误。

故选C。

（4）[4]本实验通过不同力之间作用效果的等效替代，探究互成角度的力的合成规律，故采用的是等效替代法。

故选B。

9．     7     1     5

【解析】

【详解】

[1]当这两个力同方向时，合力大小为

[2]当这两个力方向相反时，合力大小为

[3]当这两个力互相垂直时，合力大小为