2024-2025學(xué)年新教材高中物理第三章相互作用4.2實驗：探究兩個互成角度的力的合成課堂檢測含解析粵教版必修1

PAGE6-3.4.2試驗：探究兩個互成角度的力的合成1.在“驗證力的平行四邊形定則”試驗中,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木板上一點,兩個細(xì)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(xì)繩套,互成角度地施加拉力,使橡皮條伸長,結(jié)點到達(dá)紙面上某一位置,如圖所示。請將以下的試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(xì)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(xì)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)依據(jù)力的圖示要求,作出拉力F1、F2、F3;(5)依據(jù)力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F;(6)比較________的一樣程度,若有較大差異,對其緣由進(jìn)行分析,并作出相應(yīng)的改進(jìn)后再次進(jìn)行試驗。

【解析】(3)用鉛筆描出細(xì)繩上的幾個點,用刻度尺把這些點連成直線(畫拉力的方向),目的是得到同兩分力產(chǎn)生相同效果的這個力的方向。(6)F與F3作比較,即比較用平行四邊形作出的合力和產(chǎn)生相同效果的實際的力是否一樣,即可驗證力的平行四邊形定則的正確性。答案:(3)沿此時細(xì)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與F32.將橡皮筋的一端固定在A點,另一端拴上兩根細(xì)繩,每根細(xì)繩分別連著一個量程為5N、最小刻度為0.1N的彈簧測力計,沿著兩個不同的方向拉彈簧測力計,當(dāng)橡皮筋的活動端拉到O點時,兩根細(xì)繩相互垂直,如圖甲所示。這時彈簧測力計的讀數(shù)可從圖中讀出。(1)由圖可讀得兩個相互垂直的拉力的大小分別為________N和________N。

(2)在如圖乙所示的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個力及它們的合力?！窘馕觥?1)彈簧測力計的最小刻度為0.1N,讀數(shù)時應(yīng)估讀一位,所以讀數(shù)分別為2.50N(4.00N)和4.00N(2.50N)。(2)取一個小方格的邊長表示0.50N,作出兩個力及它們的合力如圖所示。答案:(1)2.50(4.00)4.00(2.50)(2)見解析【加固訓(xùn)練】(2024·天津高考)某探討小組做“驗證力的平行四邊形定則”試驗,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(xì)繩套),刻度尺,圖釘(若干個)。(1)詳細(xì)操作前,同學(xué)們提出了如下關(guān)于試驗操作的建議,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)試驗再次進(jìn)行驗證時,結(jié)點O的位置可以與前一次不同C.運用測力計時,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需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試驗,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。其中對于提高試驗精度最有利的是________。

【解析】(1)為了使試驗結(jié)果更具有普遍性,在試驗過程中不應(yīng)讓橡皮條的拉力方向具有特別的角度或位置,A錯誤;只要這一次試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,不須要再次重復(fù)試驗時的O點位置必需與前一次相同,B正確;運用測力計時,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;合力可以大于任一個分力,也可以等于分力,還可以小于任一分力,D錯誤。(2)A、D試驗中選取的力的標(biāo)度過大,導(dǎo)致畫力時,線段太短,不利于試驗精確度;B圖和C圖選用的標(biāo)度相同,但C中力太小,不利于作平行四邊形,故B符合題意。答案:(1)B、C(2)B3.(2024·德州高一檢測)某學(xué)生試驗小組設(shè)計了一個“驗證力的平行四邊形定則”的試驗,裝置如圖甲所示,在豎直放置的木板上部旁邊兩側(cè),固定兩個力傳感器,同一高度放置兩個可以移動的定滑輪,兩根細(xì)繩跨過定滑輪分別與兩力傳感器連接,在兩細(xì)繩連接的結(jié)點O下方懸掛鉤碼,力傳感器1、2的示數(shù)分別為F1、F2,調(diào)整兩個定滑輪的位置可以變更兩細(xì)繩間的夾角。試驗中運用若干相同的鉤碼,每個鉤碼質(zhì)量均為100g,取g=9.8m/s2。(1)關(guān)于試驗,下列說法正確的是________。

A.試驗起先前,須要調(diào)整木板使其位于豎直平面內(nèi)B.每次試驗都必需保證結(jié)點位于O點C.試驗時須要記錄鉤碼數(shù)量、兩力傳感器的示數(shù)和三細(xì)繩的方向D.試驗時還須要用一個力傳感器單獨測量懸掛于O點鉤碼的總重力(2)依據(jù)某次試驗得到的數(shù)據(jù),該同學(xué)已經(jīng)依據(jù)力的圖示的要求畫出了F1、F2,如圖乙所示,請你作圖得到F1、F2的合力F(只作圖,不求大小),并寫出該合力不完全豎直的一種可能緣由_________________________________________。

【解析】(1)試驗起先前,須要調(diào)整木板使其位于豎直平面內(nèi),以保證鉤碼重力等于細(xì)繩中的拉力,選項A正確;該裝置每次試驗不須要保證結(jié)點位于O點,選項B錯誤;試驗時須要記錄鉤碼數(shù)量、兩力傳感器的示數(shù)和三細(xì)繩的方向,選項C正確;懸掛于O點鉤碼的總重力可以依據(jù)鉤碼的質(zhì)量得出,不須要力傳感器測量,選項D錯誤。(2)利用平行四邊形定則作出F1和F2的合力F,該合力方向不完全在豎直方向的可能緣由是定滑輪有摩擦、木板未豎直放置等。答案:(1)A、C(2)見解析【加固訓(xùn)練】在“驗證力的平行四邊形定則”試驗中,現(xiàn)有木板、白紙、圖釘、橡皮筋、細(xì)繩套和一個彈簧秤。(1)為完成試驗,某同學(xué)另找來一根彈簧,先測量其勁度系數(shù),得到的試驗數(shù)據(jù)如表:彈力F/N0.501.001.502.002.503.003.50伸長量x/×10-2m0.741.802.803.724.605.586.42依據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖甲中作出F-x圖像并求得該彈簧的勁度系數(shù)k=________N/m。

(2)某次試驗中,彈簧秤的指針位置如圖乙所示,其讀數(shù)為________N;同時利用(1)中結(jié)果獲得彈簧上的彈力值為2.50N,請在虛線框中畫出這兩個共點力的合力F合。

(3)由圖得到F合=________N。

【解析】(1)以水平方向為x軸,豎直方向為F軸,建立直角坐標(biāo)系,然后描點,選盡可能多的點連成一條線,其圖線的斜率即為彈簧的勁度系數(shù)k,在直線上任取一點,如(6×10-2,3.2),則k=N