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練習(xí)含解析粵教版必修1

PAGE4-試驗：探究兩個互成角度的力的合成類型一教材原型試驗角度1試驗原理和試驗操作【典例1】某同學(xué)做“驗證力的平行四邊形定則”的試驗狀況如圖甲所示,其中A為固定橡皮條的圖釘,O為橡皮條與細繩的結(jié)點,OB和OC為細繩。圖乙是在白紙上依據(jù)試驗結(jié)果畫出的圖。(1)假如沒有操作失誤,圖乙中的F與F′兩力中,方向肯定沿AO方向的是________。

(2)本試驗采納的科學(xué)方法是________。

A.志向試驗法 B.等效替代法C.限制變量法 D.建立物理模型法(3)試驗時,主要的步驟是:A.在桌上放一塊方木板,在方木板上鋪一張白紙,用圖釘把白紙釘在方木板上;B.用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點,在橡皮條的另一端拴上兩條細繩,細繩的另一端系著繩套;C.用兩彈簧測力計分別鉤住繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長,結(jié)點到達某一位置O,記錄下O點的位置,讀出兩個彈簧測力計的示數(shù);D.按選好的標度,用鉛筆和刻度尺作出兩個彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示,并用平行四邊形定則求出合力F;E.只用一個彈簧測力計,通過細繩套拉橡皮條使其伸長,讀出彈簧測力計的示數(shù),登記細繩的方向,按同一標度作出這個力F′的圖示;F.比較F′和F的大小和方向,看它們是否相同,得出結(jié)論。上述步驟中,①有重要遺漏的步驟的序號是________和________;

②遺漏的內(nèi)容分別是______________和

______________。

【解析】(1)由一個彈簧測力計拉橡皮條至O點的拉力肯定沿AO方向;而兩個彈簧測力計拉橡皮條至O點的拉力,依據(jù)平行四邊形定則作出兩彈簧測力計拉力的合力,由于誤差的存在,不肯定沿AO方向,故肯定沿AO方向的是F′。(2)一個力的作用效果與兩個力的作用效果相同,它們的作用效果可以等效替代,故B正確。(3)①依據(jù)“驗證力的平行四邊形定則”試驗的操作規(guī)程可知,有重要遺漏的步驟的序號是C、E。②在C中未登記兩條細繩的方向,E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點拉到同一位置O。答案:(1)F′(2)B(3)①CE②C中應(yīng)加上“登記兩條細繩的方向”E中應(yīng)說明“把橡皮條的結(jié)點拉到同一位置O”角度2試驗數(shù)據(jù)處理【典例2】(2024·全國卷Ⅲ)某探究小組做“驗證力的平行四邊形定則”試驗,將畫有坐標軸(橫軸為x軸,縱軸為y軸,最小刻度表示1mm)的紙貼在桌面上,如圖甲所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(位于圖示部分之外),另一端P位于y軸上的A點時,橡皮筋處于原長。(1)用一只測力計將橡皮筋的P端沿y軸從A點拉至坐標原點O,此時拉力F的大小可由測力計讀出。測力計的示數(shù)如圖乙所示,F的大小為________N。

(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A點;現(xiàn)運用兩個測力計同時拉橡皮筋,再次將P端拉至O點,此時視察到兩個拉力分別沿圖甲中兩條虛線所示的方向,由測力計的示數(shù)讀出兩個拉力的大小分別為F1=4.2N和F2=5.6N。①用5mm長度的線段表示1N的力,以O(shè)為作用點,在圖甲中畫出力F1、F2的圖示,然后按平行四邊形定則畫出它們的合力F合。②F合的大小為________N,F合與拉力F的夾角的正切值為________。

若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在試驗所允許的誤差范圍之內(nèi),則該試驗驗證了力的平行四邊形定則?！窘馕觥?1)由圖乙可得每大格之間有5個小格,所以彈簧測力計的最小分度為0.2N,故可讀出彈簧測力計讀數(shù)為4.0N。(2)①由已知可得F1所對長度為21mm,F2所對長度為28mm,依據(jù)平行四邊形定則畫出合力大小。如圖所示。②依據(jù)幾何關(guān)系可得合力大小為N=4.0N;F合與拉力F夾角的正切值為=-1=0.05。答案:(1)4.0(2)①見解析圖②4.00.05類型二創(chuàng)新型試驗【典例3】一同學(xué)用電子秤、水壺、細線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品,在家中驗證力的平行四邊形定則。(1)如圖(a),在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺,登記水壺________時電子秤的示數(shù)F。

(2)如圖(b),將三根細線L1、L2、L3的一端打結(jié),另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺杯子上。水平拉開細線L1,在白紙上登記結(jié)點O的位置、________和電子秤的示數(shù)F1。

(3)如圖(c),將另一顆墻釘B釘在與O同一水平位置上,并將L1拴在其上。手握電子秤沿著(2)中L2的方向拉開細線L2,使________和三根細線的方向與(2)中重合,記錄電子秤的示數(shù)F2。

(4)在白紙上按肯定標度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示,依據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示,若________________________________,

則力的平行四邊形定則得到驗證?！窘馕觥?1)要測量裝滿水的水壺的重力,則應(yīng)登記水壺靜止時電子秤的示數(shù)F。(2)要畫出平行四邊形,則須要記錄分力的大小和方向,所以在白紙上登記結(jié)點O的位置的同時,也要記錄三根細線的方向以及電子秤的示數(shù)F1。(3)已經(jīng)記錄了一個分力的大小,還要記錄另一個分力的大小,則結(jié)點O的位置不能改變,力的方向也都不能改變,所以應(yīng)使結(jié)點O的位置和三根細線的方向與(2)中重合,記錄電子秤的示數(shù)F2。(4)依據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示,若F和F′在誤差允許的范圍內(nèi)重合,則力的平行四邊形定則得到驗證。答案:(1)靜止(2)三根細線的方向(3)結(jié)點O的位置(4)F和F′在誤差允許的范圍內(nèi)重合【創(chuàng)新評價】創(chuàng)新角度創(chuàng)新措施試驗原理的創(chuàng)新用裝滿水的水壺的重力代替橡皮筋伸長的長度器材運用的創(chuàng)新(1)利用電子秤代替彈簧測力計。(