2024-2025學(xué)年高中物理第三章實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證力的平行四邊形定則練習(xí)含解析新人教版必修1

PAGE6-試驗(yàn)：驗(yàn)證力的平行四邊形定則1．在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”試驗(yàn)中，合力與分力的作用效果相同，這里的作用效果是指()A．彈簧測力計(jì)的彈簧被拉長B．固定橡皮條的圖釘受拉力產(chǎn)生形變C．細(xì)繩套受拉力產(chǎn)生形變D．使橡皮條在某一方向上伸長到某一長度解析：選D.合力與分力之間是等效替代關(guān)系，所以在試驗(yàn)中的作用效果相同，是指橡皮條的伸長量相同且伸長到同一位置．2．(2024·四川達(dá)州模擬)小莉和她的同學(xué)綜合圖示的方法，利用簡易試驗(yàn)器材，一把刻度尺，一質(zhì)量為m＝300g的重物，測量自己頭發(fā)絲能承受的最大拉力，并與網(wǎng)上獲得的正常數(shù)據(jù)進(jìn)行對比(頭發(fā)能承受的拉力隨年齡而變更：20歲組，頭發(fā)能承受的拉力最大，平均約1.72N；30歲組，平均約1.50N…)試驗(yàn)步驟如下：①水平固定刻度尺；②用手指尖緊握頭發(fā)絲兩端，用直尺測量出兩手指尖之間的頭發(fā)絲長度L＝50.00cm；③重物掛在頭發(fā)絲上，兩手緩慢沿刻度尺水平移動(dòng)，直至頭發(fā)絲恰好被拉斷；從刻度尺上讀出兩手指尖之間的距離d＝30.00cm(取重力加速度g＝10m/s2，掛鉤光滑且質(zhì)量不計(jì))由以上數(shù)據(jù)可知所用刻度尺最小刻度為________；頭發(fā)絲的最大拉力表達(dá)式T＝________(用以上物理量符號表示)；利用所測數(shù)據(jù)可得最大拉力為________N(保留三位有效數(shù)字)，在正常范圍．解析：依據(jù)讀數(shù)可知L＝50.00cm，則說明最小分度應(yīng)為0.1cm；設(shè)頭發(fā)與刻度尺之間的夾角為θ，由圖中的幾何關(guān)系可知，cosθ＝eq\f(\f(1,2)d,\f(1,2)L)＝eq\f(d,L)頭發(fā)與繩子的結(jié)點(diǎn)處受力平衡，設(shè)頭發(fā)的拉力為F，得：2Fsinθ＝mg聯(lián)立得：F＝eq\f(mg,2sinθ)＝eq\f(mg,2\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,L)))\s\up12(2)))代入數(shù)據(jù)得：F≈1.88N.答案：0.1cmeq\f(mg,2\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,L)))\s\up12(2)))1.883．(2024·邢臺(tái)高一檢測)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”試驗(yàn)時(shí)，步驟如下，請將以下的試驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整：(1)在水平放置的木板上固定一張白紙．(2)把橡皮條的一端固定在木板的A點(diǎn)，另一端連接兩根繩套．(3)通過繩套用兩個(gè)互成角度的彈簧測力計(jì)來拉橡皮條，使橡皮條伸長到某一點(diǎn)O，并記錄O點(diǎn)的位置．(4)此時(shí)需記錄下____________、____________和兩個(gè)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F1、F2.(5)改用一個(gè)彈簧測力計(jì)把橡皮條拉長到________后，再記錄下________和彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F′.(6)用鉛筆和刻度尺從力的作用點(diǎn)O沿兩繩套的方向畫直線．選好標(biāo)度，按F1、F2的大小作兩個(gè)力的圖示．用三角板作平行四邊形，求得合力F.(7)比較一下，力F′與用平行四邊形定則求得的合力F的大小和方向是否相同．解析：本試驗(yàn)要記錄力的大小和方向，大小是通過彈簧測力計(jì)來讀出，方向是通過繩套來確定；為保證分力的作用效果和合力的作用效果相同，本試驗(yàn)要求每次都把橡皮條拉到同一點(diǎn)O.答案：(4)F1的方向F2的方向(5)O點(diǎn)的位置F′的方向4．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為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(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)果畫出的圖示．(1)圖乙中的F與F′兩力中，方向肯定沿AO方向的是力________．(2)本試驗(yàn)采納的主要科學(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)中可減小誤差的措施是________．A．兩個(gè)分力F1、F2的大小要越大越好B．兩個(gè)分力F1、F2間的夾角應(yīng)越大越好C．拉橡皮筋時(shí)，彈簧測力計(jì)、橡皮筋、細(xì)繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行D．A、O間距離要適當(dāng)，將橡皮筋拉至結(jié)點(diǎn)O時(shí)，拉力要適當(dāng)大些解析：(1)用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮筋時(shí)，拉力的方向沿AO方向即F，而F′是F1、F2合力的理論值，與實(shí)際值間存在誤差，所以不肯定沿AO方向．(2)本試驗(yàn)利用了一個(gè)力作用的效果與兩個(gè)力共同作用的效果相同即等效替代的科學(xué)方法．(3)在本試驗(yàn)中兩個(gè)分力F1、F2的大小及兩個(gè)分力F1、F2間夾角適當(dāng)大些就好，不是越大越好，所以A、B錯(cuò)誤；作圖時(shí)，是在白紙中作圖，作出的是水平力的圖示，若拉力傾斜，則作出的圖中的力的方向與實(shí)際力的方向有較大差別，故應(yīng)使各力盡量與木板面平行，所以C正確；力大些，測量誤差就小了，故D正確．答案：(1)F(2)B(3)CD5．(2024·杭州高一檢測)將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5N，最小刻度是0.1N的彈簧測力計(jì)．沿著兩個(gè)不同方向拉彈簧測力計(jì)，使橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖所示．(1)由圖可讀出這兩個(gè)相互垂直拉力的大小分別為________N和________N．(只需讀到0.1N)(2)在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)水平向右的拉力F1＝4.0N，豎直向下的拉力F2＝2.5N.(2)選一個(gè)方格的邊長代表0.5N的力，分別作出兩個(gè)力的圖示，再依據(jù)力的平行四邊形定則得出合力圖示如圖所示．答案：(1)4.02.5或2.54.0(2)見解析圖6．某同學(xué)用如圖甲所示的裝置“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”．用一木板豎直放在鐵架臺(tái)和輕彈簧所在平面后，其部分試驗(yàn)操作如下，請完成下列相關(guān)內(nèi)容：(1)如圖甲，在木板上登記懸掛兩個(gè)鉤碼時(shí)彈簧末端的位置O；(2)卸下鉤碼然后將兩細(xì)繩套系在彈簧下端，用兩彈簧測力計(jì)將輕彈簧末端拉到同一位置O，記錄細(xì)繩套AO、BO的________及兩彈簧測力計(jì)相應(yīng)的讀數(shù)．圖乙中B彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為________N；(3)該同學(xué)在坐標(biāo)紙上畫出兩彈簧拉力FA、FB的大小和方向如圖丙所示，請?jiān)趫D丙中作出FA、FB的合力F′.答案：(2)方向11.40(3)如圖所示7．小明通過試驗(yàn)探究合力的方法：(1)試驗(yàn)所用的一只彈簧測力計(jì)如圖甲所示，在用它測力前應(yīng)對它進(jìn)行的操作是________________________________________________________________________．(2)在測出F1、F2和對應(yīng)的合力F后，他在紙上畫出了F1、F2的圖示，如圖乙所示．請你幫助他在圖中畫出合力F的圖示．(測得F＝4.9N，圖中a、b為記錄F方向的兩點(diǎn))(3)小明用虛線把F的箭頭末端分別與F1、F2的箭頭末端連接起來；視察圖形后，他覺得所畫的圖形很像平行四邊形．至此，為正確得出求合力的一般方法，你認(rèn)為小明接下來應(yīng)當(dāng)做些什么？(寫出兩點(diǎn)即可)①________________________________________________________________________.②________________________________________________________________________.解析：(1)一只彈簧測力計(jì)起先時(shí)指針不在零位置，故在用它測力前應(yīng)對它進(jìn)行的操作是調(diào)零．(2)依據(jù)力的三要素作出合力F的圖示．(3)依據(jù)所畫的圖形很像平行四邊形這一事實(shí)，小明接下來應(yīng)當(dāng)做以下事情：①驗(yàn)證該圖形基本就是平行四邊形；②得出求合力的一般方法；③變更F1、F2的大小和方向，重復(fù)上述試驗(yàn)，驗(yàn)證猜想；④與同學(xué)溝通，得出合理結(jié)論．答案：(1)調(diào)零(2)見解析圖(3)①驗(yàn)證該圖形基本就是平行四邊形；②得出求合力的一般方法；③變更F1、F2的大小和方向，重復(fù)上述試驗(yàn)，驗(yàn)證猜想；④與同學(xué)溝通，得出合理結(jié)論(任選其二)8.某同學(xué)利用如圖所示的裝置來驗(yàn)證力的平行四邊形定則：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)，依據(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)變更鉤碼個(gè)數(shù)，能完成試驗(yàn)的是________．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(shí)，你認(rèn)為下圖中正確的是________(選填“甲”或“乙”)．解析：(1)OA、OB、OC分別表示三個(gè)力的大小，由于三共點(diǎn)力平衡，所以三個(gè)力的大小構(gòu)成一個(gè)三角形.2、2、4不行以構(gòu)成三角形，故A錯(cuò)誤，B、C、D都正確．(2)為驗(yàn)證平行四邊形定則，必需