2024-2025學(xué)年新教材高中物理第三章相互作用4.2實(shí)驗(yàn)：探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成練習(xí)含解析粵教版必修1

PAGE4-試驗(yàn)：探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成類(lèi)型一教材原型試驗(yàn)角度1試驗(yàn)原理和試驗(yàn)操作【典例1】某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的試驗(yàn)狀況如圖甲所示,其中A為固定橡皮條的圖釘,O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn),OB和OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果畫(huà)出的圖。(1)假如沒(méi)有操作失誤,圖乙中的F與F′兩力中,方向肯定沿AO方向的是________。

(2)本試驗(yàn)采納的科學(xué)方法是________。

A.志向試驗(yàn)法 B.等效替代法C.限制變量法 D.建立物理模型法(3)試驗(yàn)時(shí),主要的步驟是:A.在桌上放一塊方木板,在方木板上鋪一張白紙,用圖釘把白紙釘在方木板上;B.用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn),在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩,細(xì)繩的另一端系著繩套;C.用兩彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長(zhǎng),結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O,記錄下O點(diǎn)的位置,讀出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù);D.按選好的標(biāo)度,用鉛筆和刻度尺作出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示,并用平行四邊形定則求出合力F;E.只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),通過(guò)細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長(zhǎng),讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù),登記細(xì)繩的方向,按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F′的圖示;F.比較F′和F的大小和方向,看它們是否相同,得出結(jié)論。上述步驟中,①有重要遺漏的步驟的序號(hào)是________和________;

②遺漏的內(nèi)容分別是______________和

______________。

【解析】(1)由一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條至O點(diǎn)的拉力肯定沿AO方向;而兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條至O點(diǎn)的拉力,依據(jù)平行四邊形定則作出兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的合力,由于誤差的存在,不肯定沿AO方向,故肯定沿AO方向的是F′。(2)一個(gè)力的作用效果與兩個(gè)力的作用效果相同,它們的作用效果可以等效替代,故B正確。(3)①依據(jù)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”試驗(yàn)的操作規(guī)程可知,有重要遺漏的步驟的序號(hào)是C、E。②在C中未登記兩條細(xì)繩的方向,E中未說(shuō)明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O。答案:(1)F′(2)B(3)①CE②C中應(yīng)加上“登記兩條細(xì)繩的方向”E中應(yīng)說(shuō)明“把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O”角度2試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理【典例2】(2024·全國(guó)卷Ⅲ)某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”試驗(yàn),將畫(huà)有坐標(biāo)軸(橫軸為x軸,縱軸為y軸,最小刻度表示1mm)的紙貼在桌面上,如圖甲所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)(位于圖示部分之外),另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí),橡皮筋處于原長(zhǎng)。(1)用一只測(cè)力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O,此時(shí)拉力F的大小可由測(cè)力計(jì)讀出。測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖乙所示,F的大小為_(kāi)_______N。

(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A點(diǎn);現(xiàn)運(yùn)用兩個(gè)測(cè)力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋,再次將P端拉至O點(diǎn),此時(shí)視察到兩個(gè)拉力分別沿圖甲中兩條虛線(xiàn)所示的方向,由測(cè)力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F1=4.2N和F2=5.6N。①用5mm長(zhǎng)度的線(xiàn)段表示1N的力,以O(shè)為作用點(diǎn),在圖甲中畫(huà)出力F1、F2的圖示,然后按平行四邊形定則畫(huà)出它們的合力F合。②F合的大小為_(kāi)_______N,F合與拉力F的夾角的正切值為_(kāi)_______。

若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在試驗(yàn)所允許的誤差范圍之內(nèi),則該試驗(yàn)驗(yàn)證了力的平行四邊形定則?！窘馕觥?1)由圖乙可得每大格之間有5個(gè)小格,所以彈簧測(cè)力計(jì)的最小分度為0.2N,故可讀出彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為4.0N。(2)①由已知可得F1所對(duì)長(zhǎng)度為21mm,F2所對(duì)長(zhǎng)度為28mm,依據(jù)平行四邊形定則畫(huà)出合力大小。如圖所示。②依據(jù)幾何關(guān)系可得合力大小為N=4.0N;F合與拉力F夾角的正切值為=-1=0.05。答案:(1)4.0(2)①見(jiàn)解析圖②4.00.05類(lèi)型二創(chuàng)新型試驗(yàn)【典例3】一同學(xué)用電子秤、水壺、細(xì)線(xiàn)、墻釘和貼在墻上的白紙等物品,在家中驗(yàn)證力的平行四邊形定則。(1)如圖(a),在電子秤的下端懸掛一裝滿(mǎn)水的水壺,登記水壺________時(shí)電子秤的示數(shù)F。

(2)如圖(b),將三根細(xì)線(xiàn)L1、L2、L3的一端打結(jié),另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺杯子上。水平拉開(kāi)細(xì)線(xiàn)L1,在白紙上登記結(jié)點(diǎn)O的位置、________和電子秤的示數(shù)F1。

(3)如圖(c),將另一顆墻釘B釘在與O同一水平位置上,并將L1拴在其上。手握電子秤沿著(2)中L2的方向拉開(kāi)細(xì)線(xiàn)L2,使________和三根細(xì)線(xiàn)的方向與(2)中重合,記錄電子秤的示數(shù)F2。

(4)在白紙上按肯定標(biāo)度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示,依據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示,若________________________________,

則力的平行四邊形定則得到驗(yàn)證?！窘馕觥?1)要測(cè)量裝滿(mǎn)水的水壺的重力,則應(yīng)登記水壺靜止時(shí)電子秤的示數(shù)F。(2)要畫(huà)出平行四邊形,則須要記錄分力的大小和方向,所以在白紙上登記結(jié)點(diǎn)O的位置的同時(shí),也要記錄三根細(xì)線(xiàn)的方向以及電子秤的示數(shù)F1。(3)已經(jīng)記錄了一個(gè)分力的大小,還要記錄另一個(gè)分力的大小,則結(jié)點(diǎn)O的位置不能改變,力的方向也都不能改變,所以應(yīng)使結(jié)點(diǎn)O的位置和三根細(xì)線(xiàn)的方向與(2)中重合,記錄電子秤的示數(shù)F2。(4)依據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示,若F和F′在誤差允許的范圍內(nèi)重合,則力的平行四邊形定則得到驗(yàn)證。答案:(1)靜止(2)三根細(xì)線(xiàn)的方向(3)結(jié)點(diǎn)O的位置(4)F和F′在誤差允許的范圍內(nèi)重合【創(chuàng)新評(píng)價(jià)】創(chuàng)新角度創(chuàng)新措施試驗(yàn)原理的創(chuàng)新用裝滿(mǎn)水的水壺的重力代替橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度器材運(yùn)用的創(chuàng)新(1)利用電子秤代替彈簧測(cè)力計(jì)。(