广西专版2023_2024学年新教材高中物理第3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课后训练新人教版必修第一册

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课时2　实验:探究两个互成角度的力的合成规律课后·训练提升1.某同学找到一条遵循胡克定律的橡皮筋并利用如下实验器材验证平行四边形定则:刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子、质量不同的小重物若干、木板。实验方案如下:①将橡皮筋的两端分别与细绳相连,测出橡皮筋的原长;②将橡皮筋一端细绳用钉子固定在竖直木板上的A点,在橡皮筋的中点O用细绳系住重物,使重物自然下垂,如图甲所示;③将橡皮筋的另一端细绳固定在竖直木板上的B点,如图乙所示。(1)为完成本实验,下列还必须测量的物理量为　　　　。(填选项前字母) A.小重物的质量B.细绳的长度C.图甲中OA段橡皮筋的长度D.图乙中OA和OB段橡皮筋的长度(2)在完成本实验的过程中,必须注意的事项是　　　　。(填选项前字母) A.橡皮筋两端连接的细绳长度必须相同B.图乙中A、B两点必须等高C.图乙中连接小重物的细绳必须在OA、OB夹角的角平分线上D.记录图甲中O点的位置和OA的方向E.记录图乙中O点的位置和OA、OB的方向(3)若钉子位置固定,利用现有器材改变实验效果,可采用的方法是　　　　　　　　　。答案(1)CD　(2)E　(3)更换小重物解析(1)橡皮筋的伸长遵循胡克定律,要测量拉力,可以通过测量橡皮筋的长度和原长,得到橡皮筋的伸长量,根据拉力大小与伸长量成正比作力的图示,故选C、D。(2)橡皮筋连接的细绳要稍微长些,但并非要求等长,选项A错误;题图乙中A、B两点不用必须等高,选项B错误;题图乙中连接小重物的细绳可以在OA、OB夹角的角平分线上,也可以不在,选项C错误;题图甲中O点的位置和OA的方向不需要记录,选项D错误;需要记录题图乙中O点的位置和OA、OB的方向,选项E正确。(3)在钉子位置不变的情况下,要改变实验效果,只有改变小重物的质量。故可采用的方法是更换小重物。2.小白用如图所示的装置验证力的平行四边形定则,其部分实验操作如下。(1)请完成下列相关内容:a.在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O,如图甲所示。b.卸下钩码,然后将两绳套系在弹簧下端,用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O,记录细绳套a、b的方向及两弹簧测力计相应的读数。图乙中B弹簧测力计的读数为　　　 N。 c.小白在坐标纸上画出两弹簧测力计拉力FA、FB的大小和方向如图丙所示,请你用作图工具在丙图中坐标纸上作出FA、FB的合力F'。d.已知钩码的重力,可得弹簧所受的拉力F如图丙所示。e.最后观察比较F和F',得出结论。(2)本实验采用的科学方法是　　　　。 A.理想实验法B.控制变量法C.等效替代法D.建立物理模型法答案(1)11.40　图见解析(2)C解析(1)b.题图中B弹簧测力计的读数为11.40N;c.图线如图所示。3.完成以下验证力的平行四边形定则实验的几个主要步骤:(1)如图甲所示,用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,记下结点O的位置,两弹簧测力计的读数F1、F2以及两细绳套的方向。(2)如图乙所示,用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到　　　　　　,记下细绳套的方向(如图丙中的c),读得弹簧测力计的示数F=　　　　。 (3)如图丙所示,按选定的标度作出了F1、F2的图示,请在图丙中:①按同样的标度作出力F的图示;②按力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F'。(4)若F'与F　　　　　　　　　　　　　　　　　,则平行四边形定则得到验证。 答案(2)同一位置O　4.0 N(3)图见解析(4)在误差允许范围内大小相等、方向相同解析(2)如题图乙,用一只弹簧测力计钩住细绳套,把橡皮条的结点拉到同一位置O,记下细绳套的方向,由图示弹簧测力计可读得弹簧测力计的示数F=4.0N。(3)①作出力F的图示如图所示。②根据力的平行四边形定则,作出F1、F2的合力F',如图所示。4.(2023·辽宁大连海湾高级中学高一期中)某实验小组利用图1的实验装置探究力的合成规律,整个装置在同一竖直面内,OA为橡皮条,OB和OC为伸长可忽略的细绳。与OB相连的弹簧测力计甲的示数为F1,与OC相连的弹簧测力计乙的示数为F2。(1)某次实验中弹簧测力计甲的示数如图2所示,则F1的大小为　　　　 N。 (2)本实验采用的主要科学方法是　　　　。 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)改变定滑轮的位置,下列数据不能完成实验的是　　　　。 A.F1=F2=3.00 N,F=4.00 NB.F1=F2=3.00 N,F=8.00 NC.F1=F2=F=4.00 ND.F1=3.00 N,F2=4.00 N,F=5.00 N(4)下列说法正确的是　　　　。 A.实验中需测量橡皮条OA的长度B.为减小测量误差,细绳OB和OC间的夹角应越大越好C.在测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中,结点O的位置可以是不同的D.只用一只弹簧测力计也可以完成实验答案(1)3.82(2)B(3)B(4)D解析(1)由题图可知弹簧测力计的最小分度为0.1N,所以读出示数为F1=3.82N。(2)本实验要求绳子的结点O需要拉到同一位置,即两次实验其力的效果是相同的,所以其核心思想是等效替代。故选B。(3)根据合力与分力的关系得|F1-F2|≤F合≤|F1+F2|,可知A、C、D三项中的数据满足该条件,不符合题意,而B项数据不满足该条件,符合题意。故选B。(4)实验中不需要测量橡皮条OA的长度,只需要在测量同一组数据F1、F2和F的过程中,结点O的位置相同即可,故选项A、C错误;为减小测量误差,细绳OB和OC间的夹角适当即可,并不是越大越好,故选项B错误;如果只用一只弹簧测力计,可以先将一个细绳套用手拉住,另一个细绳套用弹簧测力计拉住,使橡皮条OA结点O拉到某一个位置,记下两个拉力的方向,读出弹簧测力计的示数,然后把弹簧测力计换到另一边,再次把橡皮条OA结点O拉到同一位置,两次实验中保证细绳套OB和OC的方向不变,即两次分力方向相同,此时记录弹簧测力计的示数,即另一个分力大小,从而完成实验,故选项D正确。5.某同学通过下述实验探究求合力的方法。实验步骤:①将弹簧测力计固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向。②如图甲所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧测力计的挂钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧测力计示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2,记录弹簧测力计的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)。每次将弹簧测力计示数改变0.50 N,测出所对应的l,部分数据如下表所示:甲F/N00.501.001.502.002.50l/cml010.9712.0213.0013.9815.05 ③找出②中F=2.50 N时橡皮筋两端的位置,重新标记为O、O',橡皮筋的拉力记为FOO'。④在挂钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在挂钩上,如图乙所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端,使挂钩的下端达到O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB。完成下列作图和填空:乙(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出F-l图线,根据图线求得l0=　　　　 cm。 丙(2)测得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,则FOA的大小为　　　　 N。 (3)根据给出的标度,作出FOA和FOB的合力F'的图示。丁(4)通过比较F'与　　　的大小和方向,即可得出实验结论。 答案(1)图见解析　10.00(9.80、9.90、10.10均正确)(2)1.80(1.70~1.90均正确)(3)如图所示(4)FOO'解析(1)利用表中数据描点连线,作出F-l图线如图所示。F-l图线的横轴截距表示F=0时橡皮筋l的值,因此F-l图线的横轴截距即表示橡皮筋原长,l0=10.00cm。(2)橡皮筋总长度l=6.00cm+7.60cm=13.60cm,在F-l图线上找到与13.60cm对应的弹力FOA=1.80N。(3)根据平行四边形定则作出平行四边形,并求出对角线表示的力F'。(4)因为F'是根据平行四边形定则求出的,FOO'是实际测量出的,如果在误差允许范围内,F'与FOO'近似相等,就验证了平行四边形定则。