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2016届高三物理一轮复习 (二)验证力的平行四边形定则


[命题报告· 教师用书独具] 知识点 实验原理 注意事项和误差分析 实验步骤 数据处理 题号 1、3 2、7 6 4、5 )

1.在“探究求合力的方法”的实验中,下列说法正确的是( A.用三个已校好的弹簧测力计才能完成此实验 B.用两个校好的弹簧测力计就可以完成此实验 C.用一个校好的弹簧测力计不能完成此实验

D.实验中弹簧测力计的外壳与纸面间的摩擦将会影响实验的结果 解析:由实验原理可知,当需要用两个弹簧测力计同时拉橡皮筋时,在确定结点 O 及 两个分力的方向的情况下,可以用一个弹簧测力计先拉一侧,另一侧直接用细绳拉,先确定 一个分力的大小,用同样的方法再确定另外一个分力的大小,选项 B 正确. 答案:B 2.在做“验证力的平行四边形定则”的实验时,橡皮条的一端固定在木板上,用两只 弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的 O 点,则下列说法中正确的是( A.同一次实验中,O 点位置不允许变动 B.实验中,只需记录弹簧测力计的读数和 O 点的位置 C.实验中,把橡皮条的另一端拉到 O 点时,两只弹簧测力计之间的夹角必须取 90° D.实验中,要始终将其中一只弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程,然后调节另一只 弹簧测力计拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到 O 点 解析:实验中合力的大小必须保持不变,即 O 点位置不允许变动,A 正确;实验中, 不但要记录弹簧测力计的读数和 O 点位置,还要记录两拉力的方向,B 错误;本实验中在 力的作用效果相同的情况下,两弹簧测力计之间的夹角是任意的,C 错误;选项 D 中的操 作,可能会超过弹簧测力计的弹性限度,因而错误. 答案:A 3.某同学在家中尝试“验证平行四边形定则”,他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定 律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子,设计了如下实验;将 两条橡皮筋的一端分别拴在墙上的两个钉子 A、B 上,另一端与第三条橡皮筋连接,结点为 O,将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物,如图所示. )

(1)为完成该实验,下述操作中必需的是________. a.测量细绳的长度 b.测量橡皮筋的原长 c.测量悬挂重物后橡皮筋的长度 d.记录悬挂重物后结点 O 的位置 (2) 钉 子 位 置 固 定 , 欲 利 用 现 有 器 材 , 改 变 条 件 再 次 验 证 , 可 采 用 的 方 法 是 ____________________________. 解析:(1)运用等效思想来验证平行四边形定则,即要验证以两力为邻边作平行四边形, 其对角线是否和合力相符. 本小题中结点受三个力, 其中两个力的合力与第三个力等大反向, 故先测出各力的大小和方向,然后作出各力的图示,以两边为邻边做平行四边形,如果在实 验误差范围内平行四边形的对角线与第三个力等大反向, 即可验证. 为测量各力的大小故需 要记录橡皮筋原长、悬挂重物后的长度以及记录悬挂重物后 O 点的位置.故应选 b、c、d. (2)可以通过改变小重物改变各力的大小. 答案:(1)bcd (2)更换不同的小重物 4.(2014 年六安模拟)将橡皮筋的一端固定在 A 点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分 别连着一个量程为 5 N、最小刻度为 0.1 N 的弹簧测力计,沿着两个不同的方向拉弹簧测力 计,当橡皮筋的活动端拉到 O 点时,两根细绳相互垂直,如图甲所示. (1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为__________ N 和________ N.

(2)在如图乙所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力. 解析:(1)弹簧测力计的最小刻度为 0.1 N,读数时应估读一位,所以读数分别为 2.50 N 和 4.00 N. (2)取一个小方格的边长表示 0.50 N,作出两个力及它们的合力如图所示.

答案:(1)2.50 4.00 (2)见解析 5.某同学在学完“力的合成”后,想在家里做实验“验证力的平行四边形定则”.他 从学校的实验室里借来两个弹簧秤,按如下步骤进行实验. A.在墙上贴一张白纸用来记录弹簧秤弹力的大小和方向 B.在一个弹簧秤的下端悬挂一装满水的水杯,记下静止时弹簧秤的读数 F C.将一根大约 30 cm 长的细线从杯带中穿过,再将细线两端分别拴在两个弹簧秤的挂 钩上.在靠近白纸处用手对称地拉开细线,使两个弹簧秤的示数相等,在白纸上记下细线的 方向,弹簧秤的示数如图甲所示 D.在白纸上按一定标度作出两个弹簧秤的弹力的图示,如图乙所示,根据力的平行四 边形定则可求出这两个力的合力 F′

(1)在步骤 C 中,弹簧秤的读数为________N. (2)在步骤 D 中,合力 F′=________N. (3)若__________________,就可以验证力的平行四边形定则. 解析:(1)弹簧秤读数时需要估读,最终的读数要以有效数字的形式给出,根据图甲弹 簧秤指针的位置,可读出力的大小为 3.00 N. (2)根据力的大小可以用线段的长度来表示,利用刻度尺和三角板在图乙上由已知的两 个力作出平行四边形,测量出平行四边形的对角线的长度,与标度 1 N 的长度进行比较,可 求出 F′的大小为(5.2± 0.2) N. (3)若 F′在竖直方向且数值与 F 近似相等,则在实验误差允许的范围内可以验证力的 平行四边形定则. 答案:(1)3.00 (2)5.2± 0.2 (3)F′ 在竖直方向且数值与 F 近似相等 6.“验证力的平行四边形定则”实验中 (1)部分实验步骤如下,请完成有关内容: A.将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上,另一端绑上两根细线.

B.在其中一根细线上挂上 5 个质量相等的钩码,使橡皮筋拉伸,如图甲所示,记录: ________、________、________.

C.将步骤 B 中的钩码取下,分别在两根细线上挂上 4 个和 3 个质量相等的钩码,用两 光滑硬棒 B、C 使两细线互成角度,如图乙表示,小心调整 B、C 的位置,使 ______________________,记录____________________________. cos α (2)如果“力的平行四边形定则”得到验证,那么图乙中 =________. cos β 解析:(1)根据验证力的平行四边形定则实验步骤可知:B 中应记录的是:结点 O 的位 置;钩码个数(或细线拉力大小);拉力方向(或细线方向).C 中调整 B、C 位置的目的是使橡 皮筋与细线的结点 O 与步骤 B 中记录的结点位置重合,需要记录的是细线方向和钩码个数 (或细线拉力大小). (2)若平行四边形定则得到验证,设每个钩码重为 G,则 F=5G、F1=4G、F2=3G,由 三角函数关系可知三力恰好构成直角三角形, 则 cos α=3/5, cos β=4/5, 所以 cos α/cos β =3/4. 答案:(1)结点 O 的位置 钩码个数 拉力方向(或细线方向) 橡皮筋与细线的结点 O 与步骤 B 中结点位置重合 钩码个数和对应细线的方向 3 (2) 4

7.李明同学在做“互成角度的两个力的合成”实验时,利用坐标纸记下了橡皮筋的结 点位置 O 点以及两只弹簧秤拉力的大小,如图所示.

(1)试在图中作出无实验误差情况下 F1 和 F2 的合力图示,并用 F 表示此力. (2)有关此实验,下列叙述正确的是________. A.两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大 B.橡皮筋的拉力是合力,两弹簧秤的拉力是分力 C.两次拉橡皮筋时,需将橡皮筋结点拉到同一位置 O.这样做的目的是保证两次弹簧秤 拉力的效果相同 D.若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变,只需调整另一只 弹簧秤拉力的大小即可

(3)如图所示是张华和李明两位同学在做以上实验时得到的结果,其中哪一个实验比较 符合实验事实?(力 F′是用一只弹簧秤拉时的图示) 答: .

(4)在以上比较符合实验事实的一位同学中,造成误差的主要原因是什么?(至少写出两 种情况) 答: 解析:(1)根据平行四边形定则,作出如图所示的合力. .

(2)根据合力与分力的关系,两个分力都可以大于合力,因此两弹簧秤的拉力可以同时 比橡皮筋的拉力大,A 正确;橡皮筋的拉力与两弹簧秤的拉力的合力等大反向,B 错误;C 项中的叙述正确; 若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变, 只调整 另一只弹簧秤拉力的大小不一定能达到效果,有时还要调整方向,D 错误. (3)张华做的符合实验事实. (4)①F1 的方向比真实方向偏左.②F2 的大小比真实值偏大且方向比真实方向偏左.③ 作图时两虚线不分别与 F1 线和 F2 线平行. 答案:(1)图见解析 (2)AC (3)张华 (4)见解析


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