2021版物理全能大一輪復(fù)習(xí)人教版研典型例題·全提升實驗三　驗證力的平行四邊形定則

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(2)然后實驗小組探究了合力F與分力F1、F2的關(guān)系:①由紙上O點出發(fā),用力的圖示法畫出拉力F1、F2和F(三個力的方向沿各自拉線的方向,三個力大小由彈簧測力計讀出);②用虛線將拉力F的箭頭端分別與F1、F2的箭頭端連接,如圖丁,得到的啟示是_________________________;

③多次改變拉力F1、F2的大小和方向,重做上述實驗,通過畫各力的圖示,進一步檢驗所圍成的圖形。實驗小組發(fā)現(xiàn):在兩個力合成時,以表示這兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形,這兩個鄰邊之間的對角線就代表合力的大小和方向,這個規(guī)律叫作_________________________;上述實驗中,如果把圖乙和圖丙的操作順序?qū)φ{(diào),即先用拉力F將圓環(huán)拉到O點,再用拉力F1和F2共同拉圓環(huán)產(chǎn)生相同效果,則F1和F2就是F的__________,此實驗可以探究____________________規(guī)律。

【解析】(1)橡皮條對小圓環(huán)的拉力相同,即相同的作用效果。(2)如圖丁,得到的啟示是可能構(gòu)成平行四邊形;以表示這兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形,這兩個鄰邊之間的對角線就代表合力的大小和方向,這個規(guī)律叫作平行四邊形定則。先用拉力F將圓環(huán)拉到O點,再用拉力F1和F2共同拉圓環(huán)產(chǎn)生相同效果,則F1和F2就是F的分力,此實驗可以探究力的分解規(guī)律。答案:(1)橡皮條對小圓環(huán)的拉力相同(2)②三個力可能構(gòu)成平行四邊形平行四邊形定則分力力的分解【變式訓(xùn)練】如圖所示,某同學(xué)在家中嘗試驗證平行四邊形定則,他找到三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、鉛筆、細繩、白紙、釘子,設(shè)計了如下實驗:將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個釘子A、B上,另一端與第三條橡皮筋連接,結(jié)點為O,將第三條橡皮筋的另一端通過細繩掛一重物。(1)(多選)為完成該實驗,下述操作中必需的是_______。

A.測量細繩的長度B.測量橡皮筋的原長C.測量懸掛重物后橡皮筋的長度D.記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置(2)釘子位置固定,欲利用現(xiàn)有器材,改變條件再次驗證,可采用的方法是__________。

【解析】(1)用橡皮筋驗證平行四邊形定則需要測量的是三條橡皮筋的伸長量及其拉伸的方向,與細繩的長度無關(guān),故上述操作中A不需要,B和C是需要的;為了確定各力的方向,應(yīng)記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置,所以上述操作中的D也是必需的。(2)因為釘子的位置已固定,為了繼續(xù)進行實驗,可改變重物的質(zhì)量再次進行驗證。答案:(1)B、C、D(2)更換不同的小重物熱點二數(shù)據(jù)處理與誤差分析【典例2】在“探究求合力的方法”的實驗中,現(xiàn)有木板、白紙、圖釘、橡皮筋、細繩套和一把彈簧測力計。(1)為完成實驗,某同學(xué)另找來一根彈簧,先測量其勁度系數(shù),得到的實驗數(shù)據(jù)如表:彈力F/N0.501.001.502.002.503.003.50伸長量x/(×10-20.741.802.803.724.605.586.42根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖中作出F-x圖象并求得該彈簧的勁度系數(shù)k=______N/m。

(2)某次實驗中,彈簧測力計的指針位置如圖所示,其讀數(shù)為__________N;同時利用(1)中結(jié)果獲得彈簧上的彈力值為2.50N,請在虛線框中畫出這兩個共點力的合力F合。

(3)由圖得到F合=__________N。

【解析】(1)以水平方向為x軸,豎直方向為F軸,建立直角坐標(biāo)系,然后描點,選盡可能多的點連成一條線,圖線的斜率即為彈簧的勁度系數(shù)k,在直線上任取一點,如(6×10-2,3.25),則k=3.256×10-2(2)彈簧測力計的讀數(shù)為2.10N,選標(biāo)度合理的圖示如圖所示。(3)經(jīng)測量,合力F合=3.25N。答案:(1)見解析圖54(±2范圍內(nèi)都可)(2)2.10(有效數(shù)字位數(shù)正確,±0.02范圍內(nèi)都可)見解析圖(3)3.25(±0.2范圍內(nèi)都可)熱點三實驗原理的改進、實驗器材的創(chuàng)新【典例3】(2019·青島模擬)某課外科技活動小組學(xué)習(xí)了平行四邊形定則后,利用DIS實驗裝置研究“力的合成與分解”,如圖所示A、B為兩個相同的雙向力傳感器,該型號傳感器在受到拉力時讀數(shù)為正,受到壓力時讀數(shù)為負。A連接質(zhì)量不計的細繩,可沿固定的板做圓弧形移動。B固定不動,通過光滑鉸鏈連接長0.3m的桿,將細繩連接在桿右端O點構(gòu)成支架,保持桿在水平方向,①測量繩子與水平桿的夾角∠AOB=θ;②對兩個傳感器進行調(diào)零;③用另一繩在O點懸掛一個鉤碼,記錄兩個傳感器讀數(shù);④取下鉤碼,移動傳感器A改變θ角重復(fù)上述實驗步驟,得到如下表格。F14.0042.320…4.008…F2-3.472-1.164…3.460…θ30°60°…150°…(1)根據(jù)表格,A傳感器對應(yīng)的表中力為__________(選填“F1”或“F2”),鉤碼質(zhì)量為__________kg(結(jié)果保留一位有效數(shù)字,g取10m/s(2)本實驗中多次對傳感器進行調(diào)零,對此操作說明正確的是__________。

A.因為事先忘記了調(diào)零B.何時調(diào)零對實驗結(jié)果沒有影響C.為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響D.可以完全消除實驗的誤差【創(chuàng)新角度】(1)應(yīng)用了雙向力傳感器,既能測定拉力,又能測定壓力。(2)應(yīng)用平衡條件測定了鉤碼的質(zhì)量。【解析】(1)A傳感器中的