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高中物理2024年高考复习名师重难点导学必修一:第三章 4 课时2
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这是一份高中物理2024年高考复习名师重难点导学必修一:第三章 4 课时2,共17页。试卷主要包含了力的合成和分解,装置安装,两个弹簧测力计的使用,一个弹簧测力计的使用,重复实验等内容,欢迎下载使用。
第三章 相互作用——力
4.力的合成和分解
课时2 实验:探究两个互成角度的力的合成规律
一、实验目的、原理和器材
二、实验步骤
1.装置安装:在方木板上用图钉固定一张白纸,如图甲,橡皮条的一端连接轻质小圆环,另一端固定,在小圆环上系上两个细绳套,橡皮条的原长为GE。
2.两个弹簧测力计的使用:如图乙,用手通过两个弹簧测力计互成角度地共同拉动小圆环。小圆环受到拉力F1、F2的共同作用,处于O点,橡皮条伸长的长度为EO。用铅笔描下O点位置、细绳套的方向,并记录两弹簧测力计的读数。
3.一个弹簧测力计的使用:如图丙,改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环,仍使它处于O点,记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向。
4.观察图形:如图丁,由纸上O点出发,用力的图示法画出拉力F1、F2和F。以F1、F2为邻边作平行四边形,看F1、F2所夹的对角线是否与F重合。
5.重复实验:改变拉力F1和F2的大小和方向,重做实验,再利用步骤4观察图形。
三、数据处理
1.分力数据的收集:两个弹簧测力计互成角度,拉力F1的大小和方向、F2的大小和方向。
2.合力数据的收集:一个弹簧测力计,拉力F的大小和方向。
3.实验结论:两个互成角度的力的合成遵循平行四边形定则。
四、误差分析
1.使用中,弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间或弹簧测力计的外壳和白纸之间有摩擦力存在,会引起系统误差。
2.两次测量拉力时,橡皮条的结点不可能做到完全拉到同一点从而会造成偶然误差。
3.应用平行四边形定则作图时,两个分力的夹角太小或太大、F1和F2数值太小,均会造成偶然误差。
五、注意事项
1.弹簧测力计使用前要检查指针是否指在零刻度线上,否则应校正零位(无法校正的要记录下零误差)。还需用钩码检查是否存在示值误差,若存在,应加以校正。
2.被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致,拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦。
3.在同一次实验中,使橡皮条拉长时结点一定要拉到同一位置。
4.在具体实验时,两分力间夹角不宜过大,也不宜过小,以60°~120°之间为宜。
5.读数时应正视、平视刻度。
6.使用弹簧测力计测力时,拉力应适当大些,但不能超出它的测量范围。
7.弹簧测力计与木板平行,记录细线方向时,应在白纸上接近细绳两端(距离大些)画两个射影点,去掉细绳后,再过这两个点连直线。
8.作图时,标度选择要适当,可以大一些,但不可超出纸面。
技能一 实验原理和操作步骤
【典型例题1】 在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中,请回答下列问题:
(1)某同学在做实验时,弹簧测力计平行于板面,如图1所示放置,然后记录力的大小和方向,请你指出这样操作的错误之处: 。
(2)关于此实验,下列叙述中正确的是 。
A.两个分力F1、F2的大小要适当小一些
B.两个分力F1、F2间夹角越大越好
C.拉橡皮条时,橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行
(3)在实验中有同学画了以下的图,图中F1、F2是用两只弹簧测力计同时拉橡皮条时各自的拉力,F'是用一只弹簧测力计拉橡皮条时的拉力;画出了F1、F2、F'的图示,以表示F1、F2的有向线段为邻边画平行四边形,以F1、F2交点为起点的对角线用F表示,在以下三幅图中,只有一幅图是合理的,这幅图是图2中的 。
[思路点拨] (1)根据实验的原理和操作步骤分析。
(2)用一只弹簧测力计拉结点的拉力与橡皮条拉力一定在同一直线上。
[解析] (1)在进行具体实验操作时,为了减小误差,弹簧测力计的轴线要与细绳套在同一直线上,否则弹簧弹力与细绳拉力大小不相等,会产生大的误差。
(2)为了减小测量的误差,两个分力的大小要适当大一些,故A错误;根据平行四边形定则可知夹角太大将会导致合力过小,导致一个弹簧测力计拉时拉力太小,误差增大,所以夹角不能太大,故B错误;拉橡皮条时,橡皮条、细绳应尽量贴近木板且与木板平行,这样可以减小实验误差,故C正确。
(3)用平行四边形定则求出的合力可以与橡皮筋拉力的方向有偏差,但用一只弹簧测力计拉结点的拉力与橡皮条拉力一定在同一直线上,故A、B错误,C正确。
[答案] (1)弹簧测力计的轴线与细绳套不在同一直线上,导致测量数据不准确 (2)C
(3)C
归纳总结
(1)每次实验须保证结点位置保持不变,是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同,这是物理学中等效替换的思想方法。
(2)由于力是矢量,不仅有大小,还有方向,实验中必须记录“两条细绳的方向”,比较时既要比较大小又要比较方向。
对点训练1 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,其中A处为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB与OC为细绳。
(1)某同学实验操作步骤如下:
①如图甲所示,把橡皮条的一端固定在板上的A点,用两条细绳连在橡皮条的另一端,通过细绳用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条,橡皮条伸长,使结点伸长到O点,用铅笔记下O点的位置,并记下两个测力计的读数;
②在纸上按比例作出两个力FOB、FOC的图示,用平行四边形定则求出合力F;
③只用一个测力计,通过细绳把橡皮条上的结点拉到同样的位置O点,记下测力计的读数和细绳的方向,按同样比例作出这个力F'的图示,比较F'与用平行四边形定则求得的合力F;
④改变FOB和FOC的夹角和大小,重复上述过程。
上述实验过程中有重要遗漏的步骤是 (填步骤序号);
(2)本实验采用科学方法是 。
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
(3)某同学对弹簧测力计中弹簧的劲度系数是多少很感兴趣,于是,他将一弹簧一端固定在传感器上,传感器与电脑相连(如图乙),当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时,在电脑上得到了弹簧长度的形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图像(如图丙)。则该弹簧的劲度系数k= N/m。
解析:(1)实验采用作图法求合力,步骤①中遗漏的是记录两细绳的方向;
(2)本实验采取的科学方法是等效替代法,故选B;
(3)根据胡克定律可知图像斜率代表劲度系数,则k=30-0(15-0)×10-2N/m=200N/m。
答案:(1)① (2)B (3)200
技能二 数据处理和误差分析
【典型例题2】 某实验小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验,如图1所示,实验步骤如下:
①用两个相同的弹簧测力计互成角度的拉细绳套,使橡皮条伸长,结点达到纸面上某一位置,记为O1;
②记录两个弹簧测力计的拉力F1和F2的大小和方向;
③只用一个弹簧测力计,将结点仍拉到位置O1,记录弹簧测力计的拉力F3的大小和方向;
④按照力的图示要求,作出拉力F1、F2、F3;
⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F;
⑥比较F3和F的一致程度。
(1)本次实验需要用到带细绳套的橡皮条,图2中最合适的是 ;
(2)某次用弹簧测力计拉橡皮条时弹簧测力计的指针位置如图3所示,弹簧测力计示数为 N;
(3)改变F1和F2,重复步骤①至⑥进行第二次实验,记下结点位置O2,位置O2 (填“必须”或“不必”)与位置O1相同;
(4)实验中,用两个弹簧测力计同时拉,两绳夹角小于90°,一个弹簧测力计示数接近量程,另一个超过量程的一半,请说明这样的操作 (填“合理”或“不合理”),理由是 ;
(5)某同学在坐标纸上画出了如图4所示的两个已知力F1和F2,图中小正方形的边长表示2 N,F1、F2与合力F的夹角分别为θ1和θ2,则下列选项正确的有 。
A.F1=4 N B.F=12 N
C.θ1=45° D.θ1<θ2
[思路点拨] (1)为了方便标识力的方向,细绳套要稍微长一些。
(2)在实验中使用一个弹簧测力计拉细线与两个弹簧测力计拉细线的作用效果要相同。
(3)用两个弹簧测力计拉时合力不能超过一个弹簧测力计的量程。
[解析] (1)由于细绳套越长对于力的方向确定越准确,所以最合适的是橡皮条C;
(2)由图可知弹簧测力计分度值为0.1N,需要估读到下一位,则示数为2.62N;
(3)因为是两次不同的实验,则位置O2不必与第一次O1点相同;
(4)这样的操作不合理,根据题意可知,此时合力超出了弹簧测力计的量程;
(5)根据平行四边形定则,作出两个力的合力,如图所示:
因为每个小正方形的边长表示2N,则由图可知F1=42N,合力F=12N,根据几何关系可知F1与F的夹角为θ1=45°,θ1>θ2,故B、C正确,A、D错误。
[答案] (1)C (2)2.62(2.62或2.63均可)
(3)不必 (4)不合理 合力超出了弹簧测力计的量程 (5)BC
归纳总结
(1)弹簧测力计读数时要依据最小刻度确定估读位数,最终的读数要以有效数字的形式给出。
(2)力的合成遵循平行四边形定则,作图时用刻度尺借助于三角板规范作图。
对点训练2 某实验小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。
(1)图1是实验装置,将橡皮条一端固定在长木板上的A点,另一端与两根细绳相连,两细绳的另一端有两个绳套。实验时,先用两个弹簧测力计平行于木板拉绳套,将橡皮条与细绳的结点拉到O点,拉OC细绳的弹簧测力计指针位置如图1所示,其读数为 N;根据记录的两个弹簧测力计示数F1、F2和方向,作出两个力的图示,用作图法作出两个力的合力F;再用一个弹簧测力计拉橡皮条,也使结点到O点,记录此时弹簧测力计的示数和方向,作出这个力的图示F',图2中的F与F'两力中,方向一定沿AO方向的是 。
(2)(多选)关于实验中的一些要点,下列说法正确的是 。
A.分力和合力的大小都不能超过弹簧测力计的量程
B.测量同一组数据F1、F2和合力F'的过程中,橡皮条与细线结点的位置不能变化
C.橡皮条弹性要好,拉结点到达某一位置O时,拉力要适当大些
D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细线绳方向的两点要近些
(3)在做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中,用M、N两个弹簧测力计拉橡皮条使结点位于O处,此时α+β=90°,如图3所示,然后保持弹簧测力计N的方向不变,当α角由图中所示的值减小时,要使结点仍在O处,则两弹簧测力计的读数情况是 。
A.M的读数增大,N的读数减小
B.M的读数减小,N的读数减小
C.M的读数先增大后减小,N的读数一直减小
D.M的读数一直减小,N的读数先增大后减小
解析:(1)由图可知,此弹簧测力计的分度值为0.1N,则示数为2.60N;F是通过作图的方法得到合力的理论值,而F'是通过一个弹簧测力计沿AO方向拉橡皮条,使橡皮条伸长到O点,使得一个弹簧测力计的拉力与两个弹簧测力计的拉力效果相同,故方向一定沿AO方向的是F'。
(2)根据弹簧测力计的使用原则可知,在测力时,力的大小不能超过弹簧测力计的量程,A项正确;在同一组数据中,只有当O的位置不发生变化时,一个力的作用效果和两个力的作用效果才相同,B项正确;橡皮条弹性要好,拉结点到达某一位置O时,拉力要适当大些,C项正确;弹簧测力计标记同一细绳方向的两点要远些,能减小作图时产生的角度误差,D项错误。
(3)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N的方向不变,则由图可知在α角逐渐变小时,M的示数在增大,N的示数减小,A项正确。
答案:(1)2.60 F' (2)ABC (3)A
技能三 实验拓展与创新
【典型例题3】 一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品,探究两个互成角度的力的合成规律。
(1)如图(a)所示,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)所示,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和水壶带上,水平拉细线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)所示,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,手握电子秤沿着图(b)中L2的方向拉细线L2,使 和三根细线的方向与图(b)中重合,记录电子秤的示数F2;
(4)在白纸上按一定标度画出电子秤拉力F、F1、F2的图示,根据平行四边形定则画出F1、F2的合力F'的图示,若 ,则证明两个力合成时满足平行四边形定则。
[思路点拨] (1)根据二力平衡的知识,求解水壶的重力。
(2)实验过程中,记录力的大小和方向。
(3)实验过程中,结点O的位置不能变化。
[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)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图(b)中重合,并记录电子秤的示数F2。
(4)若F'和F在误差允许范围内方向在一条直线上,长度相等,则证明了两个力合成时满足平行四边形定则。
[答案] (1)静止 (2)三根细线的方向
(3)结点O的位置 (4)F'和F在误差允许范围内方向在一条直线上,长度相等
对点训练3 某研究性学习小组用如图所示的装置做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验,铁架台和弹簧所在平面的后面竖直放置一块钉有坐标纸的木板。
其实验操作步骤如下:
①如图甲,在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O;
②取下钩码,将两细绳套系在弹簧下端,用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O,如图乙所示,记下细绳套AO和BO的方向;
③在坐标纸上画出FA、FB的图示,如图丙所示;
④两个钩码的重力大小已知,在图丙中画出图甲中弹簧所受的拉力F的图示。
(1)请完成步骤②中缺失的内容: 。
(2)请在图丙中作出FA、FB的合力。
(3)本实验由读数与作图带来的误差属于 (填“系统”或“偶然”)误差。
解析:(1)两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O,记下细绳套AO和BO的方向的同时,还要记下两弹簧测力计的读数FA、FB。
(2)根据平行四边形定则作出FA、FB的合力F',如图所示:
(3)由读数与作图带来的误差属于偶然误差。
答案:(1)记下两弹簧测力计的读数FA、FB
(2)见解析图 (3)偶然
❘基础达标练❘
1.在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上两根细绳,细绳的另一端都有绳套,实验中需用两个弹簧测力计分别勾住绳套,并互成角度地拉橡皮条,将结点O拉至某一位置,然后用一个弹簧测力计拉橡皮条,在此过程中必须注意以下几项,其中正确的是 ( )
A.两根细绳必须等长
B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C.在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行
D.用一个弹簧测力计和用两个弹簧测力计拉橡皮条均对结点O没有要求
解析:选C 细绳的作用是显示力的方向,所以不必等长,故A错误;两细绳拉橡皮条时,橡皮条不一定要在两细线的夹角平分线上,故B错误;在拉弹簧测力计时必须要求弹簧测力计与木板平面平行,否则会影响力的大小,故C正确;为了保证作用效果相同,用一个弹簧测力计和用两个弹簧测力计拉橡皮条时必须将结点拉至同一位置,故D错误。
2.用如下的器材和方法可以探究两个互成角度的力的合成规律,在圆形桌子上平铺一张白纸,在桌子边缘安装三个光滑的定滑轮,其中滑轮P1固定在桌子边,滑轮P2、P3可沿桌边移动。
(1)第一次实验的步骤如下:
A.在三根轻绳下挂上一定数量的钩码,并使结点O静止;
B.在白纸上描下 和三根绳子的方向,记录钩码的个数,以O点为起点,做出三个拉力的图示;
C.以绕过P2、P3绳的两个力为邻边作平行四边形,作出以O点为起点的平行四边形的对角线,量出对角线的长度;
D.检验对角线的长度和绕过P1绳的拉力的图示的长度是否一样,方向是否在一条直线上。
(2)这次实验中,若一根绳挂的钩码质量为2m,另一根绳挂的钩码质量为3m,则第三根绳挂的钩码质量一定大于 且小于 。
(3)第二次实验时,改变滑轮P2、P3的位置和相应绳上钩码的数量,使结点平衡,绳的结点
(填“必须”或“不必”)与第一次实验中白纸上描下的O点重合。实验中,若桌面不水平 (填“会”或“不会”)影响实验的结论。
解析:(1)实验中,需要在白纸上描下结点O的位置。
(2)若一根绳挂的钩码质量为2m,另一根绳挂的钩码质量为3m,则两绳子的拉力分别为2mg、3mg,两绳子的拉力的合力F的范围是3mg-2mg≤F≤2mg+3mg,即mg≤F≤5mg,三力的合力为零,则第三根绳挂的钩码质量在m~5m之间,即第三根绳挂的钩码质量一定大于m且小于5m。
(3)本实验不是采用等效替代法做实验,而是三根绳都直接拉O点,所以O点的位置可以改变,若桌面不水平,也不会影响实验结论。
答案:(1)结点O的位置 (2)m 5m (3)不必 不会
3.某兴趣小组在做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验时,手边的器材有:一根轻弹簧、一个校准过的弹簧测力计、刻度尺、装有水的矿泉水瓶、木板、白纸等,步骤如下:
(1)将轻弹簧上端固定,用弹簧测力计向下缓慢拉动轻弹簧下端,记录弹簧测力计的读数F以及对应的轻弹簧长度L,如表:
F/N
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
L/cm
12.50
12.91
13.30
13.69
14.11
14.50
(2)根据表中数据,在图甲中作出F-L图像,求得轻弹簧的劲度系数为 N/m(保留三位有效数字)。
(3)将一张白纸贴在竖直放置的木板上,如图乙所示,用轻弹簧和测力计共同提起矿泉水瓶并保持静止,在白纸上记下结点位置O,记录弹簧测力计的拉力F1=1.70 N和方向OA。
(4)测量出轻弹簧的长度L1=13.69 cm,记录轻弹簧的拉力F2的方向OB。
(5)只用弹簧测力计提起矿泉水瓶并保持静止,使结点仍然在O点,记录此时弹簧测力计的读数F=2.00 N和方向OC。
(6)实验记录纸如图丙所示,请在图丙中用适当长度的线段表示0.5 N的力,以O点为作用点,画出F、F1、F2的图示,并通过平行四边形定则画出F1与F2的合力F'。
(7)从弹簧测力计与轻弹簧间夹角90°开始,保持O点位置和弹簧测力计拉力方向不变,顺时针缓慢转动轻弹簧,直至水平状态。则弹簧测力计的读数 ,轻弹簧的长度 (均填“逐渐变大”“逐渐变小”或“不变”)。
解析:(2)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,让尽可能多的点通过直线,不能过直线的点均匀分布在直线两侧,根据坐标系内描出的点作出图像,如图所示:
由图示图像可知,弹簧的劲度系数k=ΔFΔL=125N/m。
(6)F2=kΔL'=125×(13.69-12.50)×10-2N=1.49N,画出F1、F2力的图示,再以表示力F1、F2图示的线段为邻边作平行四边形,平行四边形的对角线就是两力的合力F',如图所示:
(7)O点位置不变,即弹簧测力计拉力与弹簧拉力的合力不变,顺时针缓慢转动轻弹簧,直至水平状态过程如图所示,由图可知,弹簧测力计的读数逐渐变大,轻弹簧的长度逐渐变大。
答案:(2)见解析图 125 (6)见解析图 (7)逐渐变大 逐渐变大
4.在课外活动小组进行研究性学习的过程中,某研究小组设计了一个实验来探究两个互成角度的力的合成规律,其设计方案为:用3根相同的橡皮条、4个图钉、1把直尺和1支铅笔、3张白纸、平木板来探究。其步骤如下:
①将拴有橡皮条的图钉A、B适当张开钉在木板上,拉第3根橡皮条,使3根橡皮条互成角度拉伸,待结点处的图钉O静止时,钉下C图钉,并记录图钉O的位置和图钉A、B、C的位置。
②将x1、x2、x3按一定比例图示表示出来,以x1、x2为邻边作平行四边形,求出其对角线OC',比较OC'与OC的长度(即x3的长度)及方向,若相等,且在一条直线上,则证明了两个力合成时满足平行四边形定则,若OC'与OC有一微小夹角θ,则有误差(如图所示):
③测出此时这3根橡皮条的长度L1、L2、L3,分别算出它们的伸长量x1=L1-L0,x2=L2-L0,x3=L3-L0。
④将3根橡皮条的一端都拴在一个图钉O上,将这3根橡皮条的另一端分别拴上图钉A、B、C,注意此时4个图钉均未固定在板上。
⑤用刻度尺测出橡皮条的自由长度L0,注意从图钉脚之间测起。
(1)请你确定该研究小组的实验步骤的顺序是 。
(2)对于本实验下列论述中正确的是 。
A.实验中用到了图钉O受到3个力而静止,任意两个力的合力与第3个力大小相等、方向相反的原理,使合力和分力在一次实验中全部出现,从而简化了实验的过程
B.实验中用到了胡克定律,简化了力的测量,可以不用弹簧测力计就完成实验
C.由于实验中总有OC'与OC的微小夹角θ,实验有误差,该方法不可取
D.3根橡皮条不能做到粗细、长短完全相同,是该实验的主要误差来源之一
解析:(1)该实验的过程中应该首先将3根橡皮条拴在同一图钉上,这样便于测橡皮条的原长,之后就要固定两个图钉拉第3根橡皮条到适当的位置进行实验,把第3个图钉也固定好后就可测每根橡皮条的长度并计算出伸长量,最后按照胡克定律转换成力,作出力的图示进行实验研究,所以正确的实验步骤是④⑤①③②。
(2)该实验的关键是应用三力平衡的特点改进了实验原理,应用胡克定律将测量力的大小转换为测橡皮条的长度,故选项A、B正确;任何实验都有误差,误差是不可避免的,不能因为有误差就把实验完全否定,故选项C错误;从系统误差来看,影响该实验的主要因素不是原理,而是器材,特别是橡皮条的长短和粗细,故选项D正确。
答案:(1)④⑤①③② (2)ABD
❘能力提升练❘
5.(2022·浙南名校联盟联考)(1)某同学在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中,为了使实验能够顺利进行,且尽量减小误差,下列能够达到上述目的是 。
A.若固定白纸的方形木板平放在实验桌上来完成实验,使用弹簧测力计前应将测力计水平放置,然后检查并校正零点
B.两个分力F1、F2间夹角应越大越好
C.标记拉力方向时,要用铅笔紧靠细绳沿绳移动铅笔画出
D.同一次实验两次拉细绳套须使结点到达同一位置
(2)一位同学选用如图所示的装置来完成“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。
①本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图1中A的示数为 N。为了使实验结果更加精确,该同学替换了弹簧测力计,其示数如图2所示,示数为 N。
②关于实验要求下列说法正确的是 。
A.弹簧测力计应在使用前校零
B.必须将弹簧测力计B保持水平放置
C.改变拉力,进行多次实验,不需要每次使O点静止在同一位置
D.应测量重物M所受的重力
解析:(1)若实验时固定白纸的方形木板平放在实验桌上,则使用弹簧测力计前应将测力计水平放置,然后检查并校正零点,故A正确;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,故B错误;实验时应用直尺画出在白纸上沿细绳方向标出的两点的连线,作为拉力的方向,故C错误;为了保证效果相同,在同一次实验两次拉细绳套须使结点到达同一位置,故D正确。
(2)①图1的弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为3.6N,图2的弹簧测力计分度值为0.1N,故示数为3.62N;
②弹簧测力计是测出力的大小,所以必须在测量之前校零,故A正确;根据实验操作可知弹簧测力计B不需要保持水平放置,故B错误;只需记录好每次的力和方向,不需要每次使O点静止在同一位置,故C正确;实验通过作出三个力的图示,来探究合成规律,因此重物的重力必须要知道,故D正确。
答案:(1)AD (2)①3.6 3.62(3.61~3.63均可) ②ACD
6.某同学利用如图所示的装置探究两个互成角度的力的合成规律。在竖直木板上铺有白纸,固定两个光滑的滑轮A和B,将三根轻绳打一个结点O,然后让其中的两根分别跨过A、B两个滑轮,在三根轻绳的另一端分别挂上不同数量的钩码(每个钩码的质量相等),当系统达到平衡时,经过测量、记录、描绘即可验证实验结论。请回答下列问题:
(1)某同学改变钩码的个数重复实验,使得N1=1,N2=2,N3=3,请你根据所学知识判断他的实验能否成功? 。
(2)下列操作有必要的是 (填写选项前的字母)。
A.用天平测量钩码的质量
B.平衡时,要量出三根绳子之间的夹角
C.记录结点O的位置
D.重复实验要保证结点O的位置不动
(3)下列三种记录细绳方向的做法,有助于减小误差的是 (填写选项前的字母)。
A.将细绳压在纸面上,用铅笔顺着细绳描出方向
B.用刻度尺放在细绳的下方,用铅笔沿刻度尺描出细绳的方向
C.在细绳下方用铅笔在相距O点较远的位置上描出一个点迹,该点与O点的连线即为细绳的方向
解析:(1)钩码均相同,则钩码个数就代表力的大小,三角形的三个边分别表示三个力的大小,则三个力应能构成三角形,而当钩码的个数N1=1,N2=2,N3=3时,不能构成三角形,所以他的实验不能成功。
(2)钩码个数就可以代表力的大小,不需要测量钩码的质量,故A不符合题意;达到平衡后,需要记录结点O的位置,并记录三段绳子的方向即可,不需要测量三根绳子之间的夹角,故B不符合题意,C符合题意;重复实验时,钩码的个数不同,但只要能达到平衡即可,不需要要保证结点O的位置不动,故D不符合题意。
(3)记录细绳方向时,在细绳下方用铅笔在相距O点较远的位置上描出一个点迹,该点与O点的连线即为细绳的方向;不能将细绳压在纸面上,用铅笔顺着细绳描出方向,也不能用刻度尺放在细绳的下方,用铅笔沿刻度尺描出细绳的方向,故A、B错误,C正确。
答案:(1)不能 (2)C (3)C
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