高三物理一轮复习 跟踪演练 强化提升 实验三 验证力的平行四边形定则

实验三验证力的平行四边形定则

跟踪演练·强化提升

【基础题组】

1.(2017·烟台模拟)小白用如图甲所示的装置验证“力的平行四边形定则”,其部分实验操作如下。导学号42722049

(1)请完成下列相关内容:

a.在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O。

b.卸下钩码,然后将两绳套系在弹簧下端,用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O,记录细绳套AO、BO 的方向及两弹簧测力计相应的读数。图乙中B弹簧测力计的读数为________N。

c.小白在坐标纸上画出两弹簧拉力F A、F B的大小和方向如图丙所示,请你用作图工具在图丙中坐标纸上作出F A、F B的合力F′。

d.已知钩码的重力,可得弹簧所受的拉力F如图丙所示。

e.最后观察比较F和F′,得出结论。

(2)本实验采用的科学方法是________。

A.理想实验法

B.控制变量法

C.等效替代法

D.建立物理模型法

【解析】(1)b.由图示测量可知,其分度值为0.1N,其示数为11.40 N;

c.根据平行四边形定则作出合力,如图所示:

(2)实验时要求把细绳套的结点拉到同一位置,使力的作用效果相等,本实验应用了等效替代法,故选项C正确。

答案:(1)11.40 见解析(2)C

2.(2016·浙江高考)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,测得图中弹簧OC的劲度系数为

500N/m。如图甲所示,用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验。在保持弹簧伸长1.00cm不变的条件下,

导学号42722050

(1)若弹簧秤a、b间夹角为90°,弹簧秤a的读数是________N(图乙中所示),则弹簧秤b的读数可能为________N。

(2)若弹簧秤a、b间夹角大于90°,保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变,减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角,则弹簧秤a的读数________,弹簧秤b的读数________(选填“变大”“变小”或“不变”)。

【解析】(1)从图可知指针示数为3.00N,考虑到误差范围,3.00～3.02 N均算对。弹簧OC的劲度系数为

500N/m,弹簧伸长 1.00cm,F OC=kx=500×0.01N=5.0 N。另一分力F b==

N=4.0 N。

(2)若弹簧秤a、b间夹角大于90°,弹簧OC的力的大小和方向不变,保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变,就是弹簧秤a的方向不变,减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角时,三个力的关系如图,则可知弹簧秤a的读数变大,弹簧秤b的读数变大。

答案:(1)3.00～3.02 3.9～4.1(有效数字不作要求)

(2)变大变大

【能力题组】

3.完成以下“验证力的平行四边形定则”实验的几个主要步骤:

(1)如图甲,用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,记下结点O的位置、两弹簧测力计的读数F1、F2以及两细绳套的方向。

(2)如图乙,用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到________,记下细绳套的方向(如图丙中的

c),读得弹簧测力计的示数F=________。

(3)如图丙,按选定的标度作出了力F1、F2的图示,请在图丙中:

①按同样的标度作出力F的图示;

②按力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F′。

(4)若F′与F________________________________________,

则平行四边形定则得到验证。

【解析】(2)如题图乙,用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到同一位置O,记下细绳套的方向,由图示弹簧测力计可读得弹簧测力计的示数F=4.0N。

(3)①作出力F的图示如图所示。

②根据力的平行四边形定则,作出F1、F2的合力F′,如图所示。

(4)若有F′与F在误差范围内大小相等,方向相同,则平行四边形定则得到验证。

答案:(2)同一位置O 4.0N

(3)见解析

(4)在误差范围内大小相等,方向相同

4.一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品,在家中验证力的平行四边形定则。

(1)如图甲,在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶,记下水壶__________时电子秤的示数F。

(2)如图乙,将三细线L1、L2、L3的一端打结,另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上。水平拉开细线L1,在白纸上记下结点O的位置、__________和电子秤的示数F1。

(3)如图丙,将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上,并将L1拴在其上。手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L2,使__________和三根细线的方向与(2)中重合,记录电子秤的示数F2。

(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示,根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示,若____________________,则平行四边形定则得到验证。

【解析】(1)要测量装满水的水壶的重力,则记下水壶静止时电子秤的示数F。(2)要画出平行四边形,则需要记录分力的大小和方向,所以在白纸上记下结点O的位置的同时也要记录三细线的方向以及电子秤的示数F1。(3)已经记录了一个分力的大小,还要记录另一个分力的大小,则结点O的位置不能变化,力的方向也都不能变化,所以应使结点O的位置和三根细线的方向与(2)中重合,记录电子秤的示数F2。(4)根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示,若F和F′在误差范围内重合,则平行四边形定则得到验证。

答案:(1)静止(2)三细线的方向(3)结点O的位置(4)F和F′在误差范围内重合

5.(2014·江苏高考)小明通过实验验证力的平行四边形定则。

(1)实验记录纸如图所示,O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置,两弹簧测力计共同作用时,拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点;一个弹簧测力计拉橡皮筋时,拉力F3的方向过P3点。三个力的大小分别为F1=3.30N、F2=3.85N和F3=4.25N。请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力。

(2)仔细分析实验,小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化,影响实验结果。他用弹簧测力