高一物理寒假作业第08天实验验证力的平行四边形定则新人教版.docx

高一物理寒假作业第08天实验验证力的平行四边形定则新人教版.docx

《高一物理寒假作业第08天实验验证力的平行四边形定则新人教版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高一物理寒假作业第08天实验验证力的平行四边形定则新人教版.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高一物理寒假作业第08天实验验证力的平行四边形定则新人教版

第8天实验：

验证力的平行四边形定则

考纲要求：

II

难易程度：

★★★☆☆

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5N、最小刻度为0.1N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，如图所示。

这时弹簧测力计的读数可从图中读出。

（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）在图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。

（3）图（A）（B）两图是两位同学得到的实验结果，其中哪一个图符合实际？

_______若合力测量值F′是准确的，则F与F′有误差的原因可能是哪些？

________________________

【参考答案】

（1）2.504.00

（2）如图所示（3）B正确测力计的读数不准确；力的方向画的不准确

【试题解析】

（1）由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为2.50N和4.00N。

（2）取如图所示的两格表示1.0N，则可得出F1、F2，由上图得出两力的方向；作出平行四边形，即其对角线的长度表示力的大小，箭头的指向表示力的方向，如图所示：

求得F=4.7N。

（3）图B中的F与F′中，F是由平行四边形得出的，而F′是通过实验方法得出的，其方向一定与橡皮筋的方向相同，一定与AO共线的是F′，故选B。

若合力测量值F′是准确的，则F与F′有误差的原因可能是测力计的读数不准确；力的方向画的不准确。

【名师点睛】本题考查弹簧测力计的读数及作力的图示，都属对基本技能的考查；应注意读数时要注意精度及题目的要求。

本实验采用的是等效替代的方法，即一个合力与几个分力共同作用的效果相同，可以互相替代。

【知识补给】

规律方法总结

1．正确使用弹簧测力计

（1）将两只弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中，读数相同，可选；若不同，应另换或调校，直至相同为止。

（2）使用时，读数应尽量大些，但不能超出量程范围。

（3）被测力的方向应与弹簧轴线方向一致。

（4）读数时应正对、平视刻度。

2．实验注意事项

（1）在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。

（2）用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°~100°之间为宜。

（3）在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些，细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。

（4）在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。

3．误差分析

（1）误差除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等。

（2）减小误差的办法：

①拉弹簧测力计时，外壳不要与纸摩擦，弹簧测力计、细绳套、橡皮条要在同一水平面内。

②实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度，要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录。

③作图时用刻度尺和三角板，使表示两力的对边一定要平行。

如图，用A、B两个弹簧测力计拉橡皮条的O端使其伸长到O′点。

今保持A的示数不变，当α角稍变小时（已知起初α+β=90°），欲使橡皮条O端仍处在O′，则可用的方法是

A．使B的示数变大，角β变小

B．使B的示数变小，角β变小

C．使B的示数变小，角β变大

D．使B的示数变大，角β变大

在验证“互成角度的两个力的合成”的实验中，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。

实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，另一次是通过细绳用一个弹簧测力计拉橡皮条。

（1）本实验采用的科学方法是_______

A．理想实验法B．等效替代

C．控制变量法D．建立物理模型法

（2）如图，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。

某同学认为在此过程中必须注意以下几项：

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。

其中正确的是________。

（填入相应的字母）

（3）某次实验中，拉OC细绳的弹簧测力计指针位置如图所示，其读数为_______N；图中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是______。

某同学尝试用橡皮筋等器材探究力的平行四边形定则，他找到两条相同的橡皮筋（遵循胡克定律），一个小重物、刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：

将两橡皮筋的一端用细绳系在一起，形成结点O，并在此端系一细绳c，绳c下端挂一重物，两橡皮筋的另一端分别系上细绳套a，b。

①先用一条橡皮筋将重物挂在竖直墙的钉子A上，如图（甲）所示，作好记录；

②再用两条橡皮筋把重物挂起，a，b细绳套分别挂在钉子A和钉子B上，如图（乙）所示。

（1）为完成实验，下述操作中必需的是_________。

A．两橡皮筋的另一端连接的细绳套a，b长度要相同

B．要测量橡皮筋的原长

C．要测量图（甲）和图（乙）中橡皮筋的长度

D．要记录图（甲）中结点O的位置及过结点O的竖直方向

E．要记录图（乙）中结点O的位置及过结点O的竖直方向

（2）在正确完成上述操作后，一同学决定以实验中橡皮筋拉长时的长度代表力的大小，作平行四边形进行验证，步骤②操作中遗漏的内容是__________。

（3）在作图时，你认为图中___________（选填“甲”或“乙”）是正确的。

在验证力的平行四边形定则的实验中，有位同学做了一系列步骤，其中的两个步骤是这样做的：

（1）在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点达到某一位置O点，在白纸上记下O点与两个弹簧测力计的读数；

（2）只用一个弹簧测力计通过细线沿原来的方向（即两个弹簧同时拉时橡皮条伸长的方向）拉橡皮条，记下此时弹簧测力计的读数F′和细线的方向；以上两个步骤中均有疏漏或错误，分别是：

在

（1）中__________________；

在

（2）中__________________．

（3）下图为某同学按正确的操作，得出的实验记录，O为橡皮节点的位置，F1、F2的方向分别沿OA、OB的连线方向。

用力的图示求出F1、F2的合力F=_________（保留两位有效数字，在原题上作图）。

某小组为了验证力的平行四边形定则，设计了如图甲所示的实验：

在一个半圆形刻度盘上安装两个可以沿盘边缘移动的拉力传感器A、B，两传感器的挂钩分别系着轻绳，轻绳的另一端系在一起，形成结点O，并使结点O位于半圆形刻度盘的圆心。

在O点挂上重G＝2.00N的钩码，记录两传感器A、B的示数F1、F2及轻绳与竖直方向的夹角θ1、θ2，用力的图示法即可验证力的平行四边形定则。

（1）当F1＝1.00N、F2＝1.50N，θ1＝45°、θ2＝30°时，请在图乙中用力的图示法作图，画出两绳拉力的合力F，并求出合力F＝________N。

（结果保留三位有效数字）

（2）该组同学在实验中，将传感器A固定在某位置后，再将传感器B从竖直位置的P点缓慢顺时针旋转，得到了一系列B传感器的示数F2和对应的角度θ2，作出了如图丙所示的F2θ2图象，由图丙可知A传感器所处位置的角度θ1＝________。

一同学用电子秤、水杯、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）如图甲，在电子秤的下端悬挂一装满水的水杯，记下水杯________时电子秤的示数F。

（2）如图乙，将三细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水杯杯带上。

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）如图丙，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______________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。

（1）某同学做“验证力的平行四边形定则”实验。

在第一次实验中，在水平木板上用图钉将橡皮筋一端固定，用两个弹簧测力计互成角度分别拉系在橡皮筋另一端的两细绳套，使结点拉到某点，标为O点，两弹簧测力计正确读数分别为

和

，并记录方向，然后只用一个弹簧测力计拉一个细绳套，将结点拉到O点时，正确读数为

，并记录方向。

通过作图法验证平行四边形定则时，F为合力的理论值，

为合力的实际测量值，下列图中符合实际情况的是_______。

（2）该同学第二次采用如图所示的装置做“验证力的平行四边形定则”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。

本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为_________N。

（3）下列不必要的实验要求是_______。

A．应测量重物M所受的重力

B．弹簧测力计应在使用前校零

C．拉线方向应与木板平面平行

D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置

（4）该同学在实验中保持弹簧测力计B的拉力的方向一直水平，你认为该做法科学吗？

为什么？

答：

_____________________________________________________________________。

【参考答案】

B由题意可知：

保持

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，因此根据要求作出力的平行四边形定则，画出受力分析图如图所示。

所以由图可知

角逐渐变小时，B的示数减小，同时

角减小，故ACD错误，B正确。

（1）B

（2）C（3）2.60F＇

（1）本实验采用的科学方法是等效替代，故选B。

（2）此实验中两根细绳没必要必须等长，选项A错误；橡皮条应与两绳夹角的平分线不一定在同一直线上，选项B错误；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，以减小实验的误差，选项C正确；故选C。

（3）弹簧测力计最小刻度为0.1N，则读数为2.60N；图中的F与F′两力中，F是两个分力合力的理论值，F＇是实验值，方向一定沿AO方向。

（2）该同学的错误之处是未记录两橡皮筋拉力的方向。

（3）F3与悬挂重物的重力相等，所以方向是竖直方向，所以甲图是正确的。

（2）弹簧测力计应与木板平行，且需记录两个弹簧测力计拉力的方向需将细线结点同样再次拉到O点（3）如图所示5.0N

（1）如图所示2.01（1.97～2.05）

（2）60°

（1）F1、F2的图示及力的合成图如图所示，根据比例关系可知合力大小为2.01N。

（2）根据丙图可知，当θ2＝

时，F2=2.0N，F1、F2的合力仍为重力G=2N，根据平衡条件则有：

F1cosθ1+F2cos60°=G，F1sinθ1=F2sin60°，解得：

F1=2N，θ1=60°。

（1）静止

（2）细线的方向（3）结点O的位置细线的方向（4）在误差允许的范围内

（1）要测量装满水的水杯的重力，则记下水杯静止时电子秤的示数F；

（2）要画出平行