課時(shí)跟蹤檢測(cè) （十七） 探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律

課時(shí)跟蹤檢測(cè)（十七）探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律1．在做“探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，以下說(shuō)法中正確的是()A．用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉小圓環(huán)時(shí)，兩細(xì)繩之間的夾角必須為90°，以便求出合力的大小B．用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉小圓環(huán)時(shí)，小圓環(huán)的位置必須與用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)小圓環(huán)的位置重合C．若用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)合力的圖示F與用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)拉力的圖示F′不完全重合，說(shuō)明力的平行四邊形定則不一定是普遍成立的D．同一實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，小圓環(huán)所處的位置O允許變動(dòng)解析：選B兩細(xì)繩之間的夾角是任意的，A錯(cuò)誤；同一實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，前后兩次小圓環(huán)的位置相同，力的作用效果才相同，B正確，D錯(cuò)誤；由于測(cè)量和作圖存在誤差，F(xiàn)′和F的方向不一定完全重合，實(shí)驗(yàn)可以證明，在誤差允許的范圍內(nèi)，平行四邊形定則總是成立的，C錯(cuò)誤。2.某同學(xué)利用如圖所示的裝置來(lái)“探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個(gè)光滑的滑輪A和B，將繩子打一個(gè)結(jié)點(diǎn)O，每個(gè)鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)鉤碼個(gè)數(shù)讀出三根繩子的拉力FTOA、FTOB和FTOC，回答下列問題：(1)改變鉤碼個(gè)數(shù)，實(shí)驗(yàn)?zāi)芡瓿傻氖莀_______。(繩子能承受的拉力足夠大)A．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4B．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4C．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N2＝N3＝4D．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個(gè)步驟是________。A．標(biāo)記結(jié)點(diǎn)O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向和鉤碼個(gè)數(shù)B．量出OA、OB、OC三段繩子的長(zhǎng)度C．用量角器量出三段繩子之間的夾角D．用天平測(cè)出鉤碼的質(zhì)量(3)在作圖時(shí)，你認(rèn)為圖中________(填“甲”或“乙”)是正確的。解析：(1)對(duì)O點(diǎn)受力分析如圖所示，OA、OB、OC分別表示FTOA、FTOB、FTOC的大小，由于三個(gè)共點(diǎn)力處于平衡，所以FTOA、FTOB的合力大小等于FTOC，且FTOC<FTOA＋FTOB，即|FTOA－FTOB|<FTOC<FTOA＋FTOB，故B、C、D能完成實(shí)驗(yàn)。(2)為探究求合力的方法，必須作受力圖，所以先明確受力點(diǎn)，即標(biāo)記結(jié)點(diǎn)O的位置，其次要作出力的方向并讀出力的大小，最后作出力的圖示，故最重要的一個(gè)步驟是要記錄鉤碼的個(gè)數(shù)和記錄OA、OB、OC三段繩子的方向，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。(3)以O(shè)點(diǎn)為研究對(duì)象，F(xiàn)3的實(shí)際作用效果在OC這條線上(豎直方向)，由于誤差的存在，F(xiàn)1、F2的合力的理論值與實(shí)際值有一定偏差，故題圖甲符合實(shí)際，題圖乙不符合實(shí)際。答案：(1)BCD(2)A(3)甲3．在“探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”中，將橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5N、最小分度為0.1N的彈簧測(cè)力計(jì)，沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測(cè)力計(jì)。當(dāng)橡皮條的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)；兩根細(xì)繩相互垂直，如圖甲所示，這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出。(1)由圖甲可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為________N和________N。(只需讀到0.1N)(2)在如圖乙所示的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力。解析：(1)由題圖甲知，豎直向下的彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為2.5N，水平向右的彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為4.0N。(2)兩力均是0.5N的整數(shù)倍，因此，選方格紙中一個(gè)小方格的邊長(zhǎng)表示0.5N，應(yīng)用平行四邊形定則，即可畫出兩個(gè)力以及它們的合力如圖所示。答案：(1)2.54.0(2)見解析圖4．在課外活動(dòng)小組進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程中，某研究小組設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)“探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”，其設(shè)計(jì)方案為：用3根相同的橡皮條、4個(gè)圖釘、1把直尺和1支鉛筆、3張白紙、平木板來(lái)驗(yàn)證力的平行四邊形定則。其步驟如下：①將拴有橡皮條的圖釘A、B適當(dāng)張開釘在木板上，拉第3根橡皮條，使3根橡皮條互成角度拉伸，待結(jié)點(diǎn)處的圖釘O靜止時(shí)，釘下C圖釘，并記錄圖釘O的位置和圖釘A、B、C的位置。②將x1、x2、x3按一定比例圖示表示出來(lái)，以x1、x2為鄰邊作平行四邊形，求出其對(duì)角線OC′，比較OC′與OC的長(zhǎng)度(即x3的長(zhǎng)度)及方向，若相等，且在同一條直線上，則達(dá)到目的，若OC′與OC有一微小夾角θ，則有誤差(如圖所示)。③測(cè)出此時(shí)這3根橡皮條的長(zhǎng)度L1、L2、L3，分別算出它們的伸長(zhǎng)量x1＝L1－L0，x2＝L2－L0，x3＝L3－L0。④將3根橡皮條的一端都拴在一個(gè)圖釘O上，將這三根橡皮條的另一端分別拴上圖釘A、B、C，注意此時(shí)4個(gè)圖釘均未固定在板上。⑤用刻度尺測(cè)出橡皮條的自由長(zhǎng)度L0，注意從圖釘腳之間測(cè)起。(1)請(qǐng)你確定該研究小組的實(shí)驗(yàn)步驟的順序是__________________。(2)對(duì)于本實(shí)驗(yàn)下列論述中正確的是________。A．實(shí)驗(yàn)中用到了圖釘O受到3個(gè)力而靜止，任意兩個(gè)力的合力與第3個(gè)力大小相等、方向相反的原理，使合力和分力在一次實(shí)驗(yàn)中全部出現(xiàn)，從而簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)的過(guò)程B．實(shí)驗(yàn)中用到了胡克定律，簡(jiǎn)化了力的測(cè)量，可以不用彈簧測(cè)力計(jì)就完成實(shí)驗(yàn)C．由于實(shí)驗(yàn)中總有OC′與OC的微小夾角θ，實(shí)驗(yàn)有誤差，該方法不可取D．3根橡皮條不能做到粗細(xì)、長(zhǎng)短完全相同，是該實(shí)驗(yàn)的主要誤差來(lái)源之一解析：(1)該實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中應(yīng)該首先將3根橡皮條拴在圖釘上，這樣便于測(cè)橡皮條的原長(zhǎng)，之后就要固定兩個(gè)圖釘拉第三根橡皮條到適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行實(shí)驗(yàn)，把第3個(gè)圖釘也固定好后就可測(cè)每根橡皮條的長(zhǎng)度并計(jì)算出伸長(zhǎng)量，最后按照胡克定律轉(zhuǎn)換成力，作出力的圖示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，所以正確的實(shí)驗(yàn)步驟是④⑤①③②。(2)該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是應(yīng)用3個(gè)力平衡的特點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理的改進(jìn)，應(yīng)用胡克定律將測(cè)量力的大小轉(zhuǎn)換為測(cè)橡皮條的長(zhǎng)度，所以選項(xiàng)A、B都正確；任何實(shí)驗(yàn)都有誤差，誤差是不可避免的，不能因?yàn)橛姓`差就把實(shí)驗(yàn)完全否定，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)的誤差有系統(tǒng)誤差和偶然誤差，都是不可避免的，該實(shí)驗(yàn)也是一樣的，從系統(tǒng)誤差來(lái)看，影響該實(shí)驗(yàn)的主要因素不是原理，而是器材，特別是橡皮條的長(zhǎng)短和粗細(xì)，所以說(shuō)3根橡皮條不能做到粗細(xì)、長(zhǎng)短完全相同，是該實(shí)驗(yàn)的主要誤差來(lái)源之一，故選項(xiàng)D也是對(duì)的，所以正確選項(xiàng)為A、B、D。答案：(1)④⑤①③②(2)ABD5.在進(jìn)行“探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，用如圖(a)所示的兩個(gè)力拉彈簧使之伸長(zhǎng)至某一位置，并適當(dāng)調(diào)整力的方向，使兩力之間的夾角為90°。(圖中鉤碼規(guī)格相同)(1)換用一根線牽引彈簧[圖(b)]，使彈簧的伸長(zhǎng)量與兩個(gè)力作用時(shí)相同，此時(shí)需要掛________個(gè)與圖(a)中相同規(guī)格的鉤碼。(2)你對(duì)合力與分力遵循的規(guī)律作出的猜想是________________________。(3)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是__________。A．理想實(shí)驗(yàn) B．等效替代C．控制變量 D．物理模型解析：(1)設(shè)一個(gè)鉤碼受到的重力為G，題圖(a)中互成90°的兩個(gè)力F1＝3G，F(xiàn)2＝4G，則合力為F＝eq\r(F12＋F22)＝5G，題圖(b