【優(yōu)化探究】2022屆高三物理一輪復(fù)習(xí)知能檢測(cè)：2-4-2驗(yàn)證力的平行四邊形定則-

[命題報(bào)告·老師用書(shū)獨(dú)具]學(xué)問(wèn)點(diǎn)題號(hào)試驗(yàn)原理1、3留意事項(xiàng)和誤差分析2、7試驗(yàn)步驟6數(shù)據(jù)處理4、51.在“探究求合力的方法”的試驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是()A．用三個(gè)已校好的彈簧測(cè)力計(jì)才能完成此試驗(yàn)B．用兩個(gè)校好的彈簧測(cè)力計(jì)就可以完成此試驗(yàn)C．用一個(gè)校好的彈簧測(cè)力計(jì)不能完成此試驗(yàn)D．試驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)的外殼與紙面間的摩擦將會(huì)影響試驗(yàn)的結(jié)果解析：由試驗(yàn)原理可知，當(dāng)需要用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋時(shí)，在確定結(jié)點(diǎn)O及兩個(gè)分力的方向的狀況下，可以用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)先拉一側(cè)，另一側(cè)直接用細(xì)繩拉，先確定一個(gè)分力的大小，用同樣的方法再確定另外一個(gè)分力的大小，選項(xiàng)B正確．答案：B2．在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的試驗(yàn)時(shí)，橡皮條的一端固定在木板上，用兩只彈簧測(cè)力計(jì)把橡皮條的另一端拉到某一確定的O點(diǎn)，則下列說(shuō)法中正確的是()A．同一次試驗(yàn)中，O點(diǎn)位置不允許變動(dòng)B．試驗(yàn)中，只需記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)和O點(diǎn)的位置C．試驗(yàn)中，把橡皮條的另一端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩只彈簧測(cè)力計(jì)之間的夾角必需取90°D．試驗(yàn)中，要始終將其中一只彈簧測(cè)力計(jì)沿某一方向拉到最大量程，然后調(diào)整另一只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小和方向，把橡皮條另一端拉到O點(diǎn)解析：試驗(yàn)中合力的大小必需保持不變，即O點(diǎn)位置不允許變動(dòng)，A正確；試驗(yàn)中，不但要記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)和O點(diǎn)位置，還要記錄兩拉力的方向，B錯(cuò)誤；本試驗(yàn)中在力的作用效果相同的狀況下，兩彈簧測(cè)力計(jì)之間的夾角是任意的，C錯(cuò)誤；選項(xiàng)D中的操作，可能會(huì)超過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)的彈性限度，因而錯(cuò)誤．答案：A3．某同學(xué)在家中嘗試“驗(yàn)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(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計(jì)了如下試驗(yàn)；將兩條橡皮筋的一端分別拴在墻上的兩個(gè)釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點(diǎn)為O，將第三條橡皮筋的另一端通過(guò)細(xì)繩掛一重物，如圖所示．(1)為完成該試驗(yàn)，下述操作中必需的是________．a(chǎn)．測(cè)量細(xì)繩的長(zhǎng)度b．測(cè)量橡皮筋的原長(zhǎng)c．測(cè)量懸掛重物后橡皮筋的長(zhǎng)度d．記錄懸掛重物后結(jié)點(diǎn)O的位置(2)釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，轉(zhuǎn)變條件再次驗(yàn)證，可接受的方法是____________________________．解析：(1)運(yùn)用等效思想來(lái)驗(yàn)證平行四邊形定則，即要驗(yàn)證以兩力為鄰邊作平行四邊形，其對(duì)角線是否和合力相符．本小題中結(jié)點(diǎn)受三個(gè)力，其中兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大反向，故先測(cè)出各力的大小和方向，然后作出各力的圖示，以兩邊為鄰邊做平行四邊形，假如在試驗(yàn)誤差范圍內(nèi)平行四邊形的對(duì)角線與第三個(gè)力等大反向，即可驗(yàn)證．為測(cè)量各力的大小故需要記錄橡皮筋原長(zhǎng)、懸掛重物后的長(zhǎng)度以及記錄懸掛重物后O點(diǎn)的位置．故應(yīng)選b、c、d.(2)可以通過(guò)轉(zhuǎn)變小重物轉(zhuǎn)變各力的大?。鸢福?1)bcd(2)更換不同的小重物4．(2022年六安模擬)將橡皮筋的一端固定在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、最小刻度為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)橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖甲所示．(1)由圖可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為_(kāi)_________N和________N.(2)在如圖乙所示的方格紙上按作圖法的要求畫(huà)出這兩個(gè)力及它們的合力．解析：(1)彈簧測(cè)力計(jì)的最小刻度為0.1N，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀一位，所以讀數(shù)分別為2.50N和4.00N.(2)取一個(gè)小方格的邊長(zhǎng)表示0.50N，作出兩個(gè)力及它們的合力如圖所示．答案：(1)2.504.00(2)見(jiàn)解析5．某同學(xué)在學(xué)完“力的合成”后，想在家里做試驗(yàn)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”．他從學(xué)校的試驗(yàn)室里借來(lái)兩個(gè)彈簧秤，按如下步驟進(jìn)行試驗(yàn)．A．在墻上貼一張白紙用來(lái)記錄彈簧秤彈力的大小和方向B．在一個(gè)彈簧秤的下端懸掛一裝滿水的水杯，登記靜止時(shí)彈簧秤的讀數(shù)FC．將一根大約30cm長(zhǎng)的細(xì)線從杯帶中穿過(guò)，再將細(xì)線兩端分別拴在兩個(gè)彈簧秤的掛鉤上．在靠近白紙?zhí)幱檬謱?duì)稱地拉開(kāi)細(xì)線，使兩個(gè)彈簧秤的示數(shù)相等，在白紙上登記細(xì)線的方向，彈簧秤的示數(shù)如圖甲所示D．在白紙上按確定標(biāo)度作出兩個(gè)彈簧秤的彈力的圖示，如圖乙所示，依據(jù)力的平行四邊形定則可求出這兩個(gè)力的合力F′(1)在步驟C中，彈簧秤的讀數(shù)為_(kāi)_______N.(2)在步驟D中，合力F′＝________N.(3)若__________________，就可以驗(yàn)證力的平行四邊形定則．解析：(1)彈簧秤讀數(shù)時(shí)需要估讀，最終的讀數(shù)要以有效數(shù)字的形式給出，依據(jù)圖甲彈簧秤指針的位置，可讀出力的大小為3.00N.(2)依據(jù)力的大小可以用線段的長(zhǎng)度來(lái)表示，利用刻度尺和三角板在圖乙上由已知的兩個(gè)力作出平行四邊形，測(cè)量出平行四邊形的對(duì)角線的長(zhǎng)度，與標(biāo)度1N的長(zhǎng)度進(jìn)行比較，可求出F′的大小為(5.2±0.2)N.(3)若F′在豎直方向且數(shù)值與F近似相等，則在試驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)可以驗(yàn)證力的平行四邊形定則．答案：(1)3.00(2)5.2±0.2(3)F′在豎直方向且數(shù)值與F近似相等6．“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”試驗(yàn)中(1)部分試驗(yàn)步驟如下，請(qǐng)完成有關(guān)內(nèi)容：A．將一根橡皮筋的一端固定在貼有白紙的豎直平整木板上，另一端綁上兩根細(xì)線．B．在其中一根細(xì)線上掛上5個(gè)質(zhì)量相等的鉤碼，使橡皮筋拉伸，如圖甲所示，記錄：________、________、________.C．將步驟B中的鉤碼取下，分別在兩根細(xì)線上掛上4個(gè)和3個(gè)質(zhì)量相等的鉤碼，用兩光滑硬棒B、C使兩細(xì)線互成角度，如圖乙表示，當(dāng)心調(diào)整B、C的位置，使______________________，記錄____________________________．(2)假如“力的平行四邊形定則”得到驗(yàn)證，那么圖乙中eq\f(cosα,cosβ)＝________.解析：(1)依據(jù)驗(yàn)證力的平行四邊形定則試驗(yàn)步驟可知：B中應(yīng)記錄的是：結(jié)點(diǎn)O的位置；鉤碼個(gè)數(shù)(或細(xì)線拉力大小)；拉力方向(或細(xì)線方向)．C中調(diào)整B、C位置的目的是使橡皮筋與細(xì)線的結(jié)點(diǎn)O與步驟B中記錄的結(jié)點(diǎn)位置重合，需要記錄的是細(xì)線方向和鉤碼個(gè)數(shù)(或細(xì)線拉力大小)．(2)若平行四邊形定則得到驗(yàn)證，設(shè)每個(gè)鉤碼重為G，則F＝5G、F1＝4G、F2＝3G，由三角函數(shù)關(guān)系可知三力恰好構(gòu)成直角三角形，則cosα＝3/5，cosβ＝4/5，所以cosα答案：(1)結(jié)點(diǎn)O的位置鉤碼個(gè)數(shù)拉力方向(或細(xì)線方向)橡皮筋與細(xì)線的結(jié)點(diǎn)O與步驟B中結(jié)點(diǎn)位置重合鉤碼個(gè)數(shù)和對(duì)應(yīng)細(xì)線的方向(2)eq\f(3,4)7．李明同學(xué)在做“互成角度的兩個(gè)力的合成”試驗(yàn)時(shí)，利用坐標(biāo)紙登記了橡皮筋的結(jié)點(diǎn)位置O點(diǎn)以及兩只彈簧秤拉力的大小，如圖所示．(1)試在圖中作出無(wú)試驗(yàn)誤差狀況下F1和F2的合力圖示，并用F表示此力．(2)有關(guān)此試驗(yàn)，下列敘述正確的是________．A．兩彈簧秤的拉力可以同時(shí)比橡皮筋的拉力大B．橡皮筋的拉力是合力，兩彈簧秤的拉力是分力C．兩次拉橡皮筋時(shí)，需將橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O.這樣做的目的是保證兩次彈簧秤拉力的效果相同D．若只增大某一只彈簧秤的拉力大小而要保證橡皮筋結(jié)點(diǎn)位置不變，只需調(diào)整另一只彈簧秤拉力的大小即可(3)如圖所示是張華和李明兩位同學(xué)在做以上試驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果，其中哪一個(gè)試驗(yàn)比較符合試驗(yàn)事實(shí)？(力F′是用一只彈簧秤拉時(shí)的圖示)eq\a\vs4\al(答：.)(4)在以上比較符合試驗(yàn)事實(shí)的一位同學(xué)中，造成誤差的主要緣由是什么？(至少寫(xiě)出兩種狀況)eq\a\vs4\al(答：.)解析：(1)依據(jù)平行四邊形定則，作出如圖所示的合力．(2)依據(jù)合力與分力的關(guān)系，兩個(gè)分力都可以大于合力，因此兩彈簧秤的拉力可以同時(shí)比橡皮筋的拉力大，A正確；橡皮筋的拉力與兩彈簧秤的拉力的合力等大反向，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)中的敘述