課時跟蹤檢測 （十七） 探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律

課時跟蹤檢測（十七）探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律1．在做“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”的實驗中，以下說法中正確的是()A．用兩個彈簧測力計拉小圓環(huán)時，兩細繩之間的夾角必須為90°，以便求出合力的大小B．用兩個彈簧測力計拉小圓環(huán)時，小圓環(huán)的位置必須與用一個彈簧測力計拉時小圓環(huán)的位置重合C．若用兩個彈簧測力計拉時合力的圖示F與用一個彈簧測力計拉時拉力的圖示F′不完全重合，說明力的平行四邊形定則不一定是普遍成立的D．同一實驗過程中，小圓環(huán)所處的位置O允許變動解析：選B兩細繩之間的夾角是任意的，A錯誤；同一實驗過程中，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錯誤；由于測量和作圖存在誤差，F(xiàn)′和F的方向不一定完全重合，實驗可以證明，在誤差允許的范圍內(nèi)，平行四邊形定則總是成立的，C錯誤。2.某同學利用如圖所示的裝置來“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個光滑的滑輪A和B，將繩子打一個結點O，每個鉤碼的重量相等，當系統(tǒng)達到平衡時，根據(jù)鉤碼個數(shù)讀出三根繩子的拉力FTOA、FTOB和FTOC，回答下列問題：(1)改變鉤碼個數(shù)，實驗能完成的是________。(繩子能承受的拉力足夠大)A．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4B．鉤碼的個數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4C．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝N3＝4D．鉤碼的個數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個步驟是________。A．標記結點O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向和鉤碼個數(shù)B．量出OA、OB、OC三段繩子的長度C．用量角器量出三段繩子之間的夾角D．用天平測出鉤碼的質(zhì)量(3)在作圖時，你認為圖中________(填“甲”或“乙”)是正確的。解析：(1)對O點受力分析如圖所示，OA、OB、OC分別表示FTOA、FTOB、FTOC的大小，由于三個共點力處于平衡，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能完成實驗。(2)為探究求合力的方法，必須作受力圖，所以先明確受力點，即標記結點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，故最重要的一個步驟是要記錄鉤碼的個數(shù)和記錄OA、OB、OC三段繩子的方向，故A正確，B、C、D錯誤。(3)以O點為研究對象，F(xiàn)3的實際作用效果在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際值有一定偏差，故題圖甲符合實際，題圖乙不符合實際。答案：(1)BCD(2)A(3)甲3．在“探究兩個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，另一端拴上兩根細繩，每根細繩分別連著一個量程為5N、最小分度為0.1N的彈簧測力計，沿著兩個不同的方向拉彈簧測力計。當橡皮條的活動端拉到O點時；兩根細繩相互垂直，如圖甲所示，這時彈簧測力計的讀數(shù)可從圖中讀出。(1)由圖甲可讀得兩個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力及它們的合力。解析：(1)由題圖甲知，豎直向下的彈簧測力計讀數(shù)為2.5N，水平向右的彈簧測力計讀數(shù)為4.0N。(2)兩力均是0.5N的整數(shù)倍，因此，選方格紙中一個小方格的邊長表示0.5N，應用平行四邊形定則，即可畫出兩個力以及它們的合力如圖所示。答案：(1)2.54.0(2)見解析圖4．在課外活動小組進行研究性學習的過程中，某研究小組設計了一個實驗來“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”，其設計方案為：用3根相同的橡皮條、4個圖釘、1把直尺和1支鉛筆、3張白紙、平木板來驗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，待結點處的圖釘O靜止時，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，以x1、x2為鄰邊作平行四邊形，求出其對角線OC′，比較OC′與OC的長度(即x3的長度)及方向，若相等，且在同一條直線上，則達到目的，若OC′與OC有一微小夾角θ，則有誤差(如圖所示)。③測出此時這3根橡皮條的長度L1、L2、L3，分別算出它們的伸長量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4個圖釘均未固定在板上。⑤用刻度尺測出橡皮條的自由長度L0，注意從圖釘腳之間測起。(1)請你確定該研究小組的實驗步驟的順序是__________________。(2)對于本實驗下列論述中正確的是________。A．實驗中用到了圖釘O受到3個力而靜止，任意兩個力的合力與第3個力大小相等、方向相反的原理，使合力和分力在一次實驗中全部出現(xiàn)，從而簡化了實驗的過程B．實驗中用到了胡克定律，簡化了力的測量，可以不用彈簧測力計就完成實驗C．由于實驗中總有OC′與OC的微小夾角θ，實驗有誤差，該方法不可取D．3根橡皮條不能做到粗細、長短完全相同，是該實驗的主要誤差來源之一解析：(1)該實驗的過程中應該首先將3根橡皮條拴在圖釘上，這樣便于測橡皮條的原長，之后就要固定兩個圖釘拉第三根橡皮條到適當?shù)奈恢眠M行實驗，把第3個圖釘也固定好后就可測每根橡皮條的長度并計算出伸長量，最后按照胡克定律轉換成力，作出力的圖示進行實驗研究，所以正確的實驗步驟是④⑤①③②。(2)該實驗的關鍵是應用3個力平衡的特點進行實驗原理的改進，應用胡克定律將測量力的大小轉換為測橡皮條的長度，所以選項A、B都正確；任何實驗都有誤差，誤差是不可避免的，不能因為有誤差就把實驗完全否定，故選項C錯誤；實驗的誤差有系統(tǒng)誤差和偶然誤差，都是不可避免的，該實驗也是一樣的，從系統(tǒng)誤差來看，影響該實驗的主要因素不是原理，而是器材，特別是橡皮條的長短和粗細，所以說3根橡皮條不能做到粗細、長短完全相同，是該實驗的主要誤差來源之一，故選項D也是對的，所以正確選項為A、B、D。答案：(1)④⑤①③②(2)ABD5.在進行“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”的實驗中，用如圖(a)所示的兩個力拉彈簧使之伸長至某一位置，并適當調(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)]，使彈簧的伸長量與兩個力作用時相同，此時需要掛________個與圖(a)中相同規(guī)格的鉤碼。(2)你對合力與分力遵循的規(guī)律作出的猜想是________________________。(3)本實驗采用的科學方法是__________。A．理想實驗 B．等效替代C．控制變量 D．物理模型解析：(1)設一個鉤碼受到的重力為G，題圖(a)中互成90°的兩個力F1＝3G，F(xiàn)2＝4G，則合力為F＝eq\r(F12＋F22)＝5G，題圖(b