高一物理人教版必修一課堂達標(biāo)3-4-2實驗探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律

課堂素養(yǎng)達標(biāo)1.某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中,測得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為500N/m。如圖甲所示,用彈簧OC和彈簧測力計a、b做“探究求合力的方法”實驗。在保持彈簧伸長1.00cm不變的條件下。(1)若彈簧測力計a、b間夾角為90°,彈簧測力計a的讀數(shù)是________N(圖乙中所示),則彈簧測力計b的讀數(shù)可能為________N。

(2)若彈簧測力計a、b間夾角大于90°,保持彈簧測力計a與彈簧OC的夾角不變,減小彈簧測力計b與彈簧OC的夾角,則彈簧測力計a的讀數(shù)________,彈簧測力計b的讀數(shù)________(均選填“變大”“變小”或“不變”)。

【解析】(1)從圖可知指針示數(shù)為3.00N,考慮到誤差范圍,3.00～3.02N均算對。彈簧OC的勁度系數(shù)為500N/m,彈簧伸長1.00cm,FOC=kx=500×0.01N=5.0N。另一分力Fb=QUOTE=QUOTEN=4.0N。(2)若彈簧測力計a、b間夾角大于90°,彈簧OC的力的大小和方向不變,保持彈簧測力計a與彈簧OC的夾角不變,就是彈簧測力計a的方向不變,減小彈簧測力計b與彈簧OC的夾角時,三個力的關(guān)系如圖,則可知彈簧測力計a的讀數(shù)變大,彈簧測力計b的讀數(shù)變大。答案:(1)3.00(3.00～3.02)4.0(3.9～4.1)(2)變大變大2.有同學(xué)利用如圖所示的裝置來驗證力的平行四邊形定則: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(jié)O,每個鉤碼的質(zhì)量相等,當(dāng)系統(tǒng)達到平衡時,根據(jù)鉤碼個數(shù)確定3根繩子的拉力TOA、TOB和TOC,回答下列問題:(1)改變鉤碼個數(shù),實驗?zāi)芡瓿傻氖?()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,最重要的兩個步驟是 ()A.標(biāo)記結(jié)點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.記錄鉤碼個數(shù)N1、N2、N3E.用天平測出鉤碼的質(zhì)量(3)在作圖時,你認(rèn)為如圖中________(選填“甲”或“乙”)是正確的。

【解析】(1)實驗中分力與合力的關(guān)系必須滿足:|TOATOB|<TOC<TOA+TOB,因此,B、C、D是可以的。(2)鉤碼的個數(shù)可代表所研究各力的大小,在拆下鉤碼和繩子前記下O點的位置和OA、OB和OC三段繩子拉力的方向,即可驗證力的平行四邊形定則,故A、D正確。(3)OC繩拉力TOC一定是豎直的,其反向延長線應(yīng)是OA和OB兩繩拉力TOA、TOB合力方向(理論值),但考慮實驗誤差的存在,作圖后可能會有所偏離,故甲是正確的。答案:(1)B、C、D(2)A、D(3)甲3.在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中,某同學(xué)用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上,將橡皮條的一端固定在板上一點,兩個細繩套系在橡皮條的另一端。用兩個彈簧測力計分別拉住兩個細繩套,互成角度地施加拉力,使橡皮條伸長,結(jié)點到達紙面上某一位置,如圖所示。請將以下的實驗操作和處理補充完整:(1)用鉛筆描下結(jié)點位置,記為O;(2)記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)F1和F2,沿每條細繩(套)的方向用鉛筆分別描出幾個點,用刻度尺把相應(yīng)的點連成線;(3)只用一個彈簧測力計,通過細繩套把橡皮條的結(jié)點仍拉到位置O,記錄測力計的示數(shù)F3,

______________________;

(4)按照力的圖示要求,作出拉力F1、F2、F3;(5)根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F;(6)比較____________的一致程度,若有較大差異,對其原因進行分析,并作出相應(yīng)的改進后再次進行實驗。

【解題指南】解答本題時應(yīng)從以下兩點進行分析:(1)力是矢量,實驗中既要記錄力的大小,還要記錄力的方向。(2)數(shù)據(jù)處理時要作出力的圖示而非力的示意圖。【解析】用一個彈簧測力計把橡皮條的結(jié)點拉到位置O后,除了記錄測力計的示數(shù)F3的大小外,還要記錄拉力F3的方向,作出F3的圖示,與F1、F2的合力F比較即可驗證。答案:(3)沿此時細繩(套)的方向用鉛筆描出幾個點,用刻度尺把這些點連成直線(6)F和F34.(2018·天津高考)某研究小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗,所用器材有:方木板一塊,白紙,量程為5N的彈簧測力計兩個,橡皮條(帶兩個較長的細繩套),刻度尺,圖釘(若干個)。(1)具體操作前,同學(xué)們提出了如下關(guān)于實驗操作的建議,其中正確的有________。

A.橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上B.重復(fù)實驗再次進行驗證時,結(jié)點O的位置可以與前一次不同C.使用測力計時,施力方向應(yīng)沿測力計軸線;讀數(shù)時視線應(yīng)正對測力計刻度D.用兩個測力計互成角度拉橡皮條時的拉力必須都小于只用一個測力計時的拉力(2)該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實驗,白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點位置O、力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點,如圖所示。其中對于提高實驗精度最有利的是______________。

【解析】(1)為了使實驗結(jié)果更具有普遍性,在實驗過程中不應(yīng)讓橡皮條的拉力方向具有特殊的角度或位置,A錯誤;只要這一次實驗時用一個力和用兩個力拉的效果相同即可,即O點位置相同,不需要再次重復(fù)實驗時的O點位置必須相同,B正確;使用測力計時,施力方向應(yīng)沿測力計軸線,讀數(shù)時,視線應(yīng)正對彈簧測力計的刻度,C正確;合力可