2024年高考物理第一轮复习讲义：第二章 实验三　探究两个互成角度的力的合成规律

这是一份2024年高考物理第一轮复习讲义：第二章 实验三　探究两个互成角度的力的合成规律，共5页。
1．某学生学习小组在课外做“验证力的平行四边形定则”的实验。(1)该实验需要用到如图甲所示的弹簧秤，并用对拉的方法选择弹簧秤。有两种选择方案，方案一：两弹簧秤竖直悬挂在铁架台上对拉，方案二：两弹簧秤置于尽量光滑的水平桌面对拉。下列说法正确的是________。A．弹簧秤使用前必须进行调零B．对拉的两个弹簧秤的量程需一致C．若方案一的两弹簧秤读数相等，则可正常使用D．若方案二的两弹簧秤读数相等，则可正常使用(2)该学习小组使用的弹簧秤量程为5.00 N，将橡皮条一端固定，先用两只弹簧秤将橡皮条另一端拉到某一位置，标记为O点，紧靠细绳标记A、B两点并记录弹簧秤读数；然后用一只弹簧秤将其拉至O点，紧靠细绳标记C点并记录弹簧秤读数。该小组完成的某次实验数据记录在图乙中。①为验证力的平行四边形定则，请按实验要求在图乙中完成作图；②结合图乙，分析实验过程与结果，请至少给出一个方案以减少该实验的实验误差：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)对拉弹簧秤是为了校准两弹簧秤，但是在校准前必须要调零，然后在水平面上对拉两弹簧秤，若其读数相等，则可正常使用，与弹簧秤的量程无关，在竖直方向上对拉时应考虑弹簧自身重力的影响，所以A、D正确，B、C错误。(2)①如图所示，两种方式均可。②适当增大两细绳的夹角或增大A、B两点到O点的距离。答案： (1)AD　 (2)①图见解析　②适当增大两细绳的夹角或增大A、B两点到O点的距离2．某同学用一弹簧测力计和一橡皮条做“验证力的平行四边形定则”的实验，装置如图所示。实验步骤如下：①将贴有白纸的木板竖直固定，将橡皮条上端挂在木板上的O点；②将三根细线Pa、Pb、Pc结于P点，a端系在橡皮条下端，c端暂时空置，b端挂一钩码，钩码静止后，记录钩码重力G的大小和方向；③以O为圆心、OP为半径，画一圆弧；④用弹簧测力计钩住c端，使结点P向右上方缓慢移动，调整拉力方向，使结点P移到图中所示位置，记录该位置和弹簧测力计的示数；⑤在白纸上作出各力的图示，验证平行四边形定则是否成立。(1)第④步中还应记录的是___________________________________________________；(2)第⑤步中，若橡皮条的拉力与弹簧测力计拉力的合力大小等于________，方向________，则可验证平行四边形定则。解析：(1)第④步中还应记录的是弹簧测力计拉力(即细线Pc)的方向，以便⑤中作出力的图示验证平行四边形定则。(2)第⑤步中，钩码的重力、橡皮条的拉力和弹簧测力计的拉力三力平衡，则橡皮条的拉力与弹簧测力计拉力的合力大小等于钩码的重力G，方向与重力方向相反，即竖直向上。答案：(1)弹簧测力计拉力(即细线Pc)的方向(2)G　竖直向上3．(2021·适应性测试河北卷)为验证力的平行四边形定则，某同学准备了以下器材：支架、弹簧、直尺、量角器、坐标纸、细线、定滑轮(位置可调)两个、钩码若干。支架带有游标尺和主尺，游标尺(带可滑动的指针)固定在底座上，主尺可升降，如图1所示。实验步骤如下：(1)仪器调零。如图1，将已测量好的劲度系数k为5.00 N/m的弹簧悬挂在支架上，在弹簧挂钩上用细线悬挂小钩码作为铅垂线，调节支架竖直。调整主尺高度，使主尺与游标尺的零刻度对齐。滑动指针，对齐挂钩上的O点，固定指针。(2)搭建的实验装置示意图如图2。钩码组mA＝40 g，钩码组mB＝30 g，调整定滑轮位置和支架的主尺高度，使弹簧竖直且让挂钩上O点重新对准指针。实验中保持定滑轮、弹簧和铅垂线共面。此时测得α＝36.9°，β＝53.1°，由图3可读出游标卡尺示数为________cm，由此计算出弹簧拉力的增加量ΔF＝________N。当地重力加速度g为9.80 m/s2。(3)请将第(2)步中的实验数据用力的图示的方法在图框中作出OA、OB细线的拉力，并用平行四边形定则作出其合力F′。(4)依次改变两钩码组的质量，重复以上步骤，比较F′和F的大小和方向，得出结论。实验中铅垂线上小钩码的重力对实验结果________(选填“有”或“无”)影响。解析：(2)游标卡尺精确度为＝0.1 mm，读数为97 mm＋8×0.1 mm＝97.8 mm＝9.78 cm。则弹簧拉力的增加量为ΔF＝kΔx＝5.00×9.78×10－2 N＝0.489 N。(3)根据题意可知OA绳产生的拉力为FOA＝mAg＝40×10－3×9.8 N＝0.392 N，OB绳产生的拉力为FOB＝mBg＝30×10－3×9.8 N＝0.294 N，合力F′如图所示。(4)在求解合力的过程中，求解的是弹簧弹力的变化量，所以小钩码的重力对实验结果无影响。答案：(2)9.78　0.489　(3)图见解析　(4)无4．一同学用电子秤、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′在误差允许的范围内重合，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′在误差允许的范围内重合