2024-2025學年高中物理實驗4互成角度的兩個共點力的合成課后提升訓練含解析滬科版必修1

PAGE6-試驗:互成角度的兩個共點力的合成一、選擇題1.在“驗證力的平行四邊形定則”的試驗中,某同學第一步用一個彈簧測力計鉤住細繩套拉橡皮條,使結(jié)點到達某一位置O;其次步用兩個彈簧測力計分別鉤住兩個細繩套互成角度地拉橡皮條,使結(jié)點到達同一位置O。其次步中必需記錄的是()A.兩細繩的長度和兩細繩的方向B.橡皮條伸長的長度和兩細繩的方向C.兩彈簧測力計的讀數(shù)和橡皮條伸長的長度D.兩細繩套的方向和兩彈簧測力計的讀數(shù)解析:力的合成與分解都要滿意平行四邊形定則,因此必需知道力的大小和方向,才能作出力的平行四邊形,A、B、C錯誤,D正確。答案:D2.(多選)下面列出的措施中,哪些是有利于改進本節(jié)試驗以減小誤差的()A.橡皮條彈性要好,拉到O點時拉力適當大些B.兩個分力F1和F2間的夾角要盡量大些C.拉橡皮條時,橡皮條、細繩和彈簧測力計平行貼近木板面D.拉橡皮條的繩要細,而且要稍長一些解析:拉力“適當”大些能減小誤差;而夾角“盡量”大些,則使作圖誤差變大,A正確,B錯誤;橡皮條等貼近木板,目的是使拉線水平;繩細且稍長便于確定力的方向,所以選項C、D正確。答案:ACD3.在做“互成角度的兩個共點力的合成”的試驗中,只用一個測力計也可以完成這個試驗,下面的幾個用單個測力計完成試驗的說法中,正確的是()A.把兩條細線中的一條與測力計連接,然后同時拉這兩條細線,使橡皮筋一端伸長到O點位置,讀出測力計的示數(shù)F1的值B.把兩條細線中的一條與測力計連接,然后同時拉動這兩條細線,使橡皮筋一端伸長到O點,讀出測力計的示數(shù)F1;放回橡皮筋,再將測力計連接到另一條細線上,再同時拉這兩條細線,使橡皮筋再伸長到O點,讀出測力計的示數(shù)F2C.用測力計連接一條細線拉橡皮筋,使它的一端伸長到O點,讀出F1;再換另一條細線與測力計連接拉橡皮筋,使它的一端仍舊伸長到O點,讀出F2D.把兩根細線中的一條細線與測力計連接,然后同時拉這兩條細線,使橡皮筋的一端伸長到O點,登記兩條細線的方向及測力計的示數(shù)F1;放回橡皮筋后,將測力計連接到另一條細線上,再同時拉這兩條細線,使橡皮筋一端伸長到O點,并使兩條細線位于記錄下來的方向上,讀出測力計的讀數(shù)為F2解析:用一個測力計完成共點力合成的試驗與用兩個測力計完成基本步驟相同,但必需保證效果相同,同時能完整地作出平行四邊形進行比較。答案:D4.如圖所示,橡皮筋的一端固定在A點,另一端被兩個測力計拉到O點,兩個測力計讀數(shù)分別為F1和F2,細繩方向與OA直線延長線的夾角分別為α和β,如圖所示,以下說法正確的是()A.O點位置不變,合力不變B.用平行四邊形定則求得的合力F肯定沿OA直線方向C.若不變更O和α,F1增大,F2必減小D.合力F必大于F1或F2解析:每次保證O點位置不變即合力不變,才能比較,選項A對;由于有誤差,所以用平行四邊形定則所求合力F不肯定沿OA方向,可能略有偏差,故選項B錯;若α不變,F1增大時,F2不肯定減小,選項C錯;一個分力的大小與合力無必定關(guān)系,選項D錯。答案:A二、非選擇題5.某同學在家中嘗試驗證平行四邊形定則,他找到三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、鉛筆、細繩、白紙、釘子,設(shè)計了如下試驗:將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個釘子A、B上,另一端與第三條橡皮筋連接,結(jié)點為O,將第三條橡皮筋的另一端通過細繩掛一重物。(1)為完成該試驗,下述操作中必需的是。

A.測量細繩的長度B.測量橡皮筋的原長C.測量懸掛重物后橡皮筋的長度D.記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置(2)釘子位置固定,欲利用現(xiàn)有器材,變更條件再次驗證,可采納的方法是。

解析:本題中結(jié)點O受三個力的作用,其中兩個力的合力與第三個力等大、反向,故先測出各個力的大小和方向,然后以結(jié)點O為起點作出各力的圖示,以兩邊為鄰邊作出平行四邊形,假如在誤差允許的范圍內(nèi)平行四邊形的對角線與第三個力等大反向,即可驗證。為測量各力的大小須要記錄橡皮筋的原長、懸掛重物后的長度以及記錄懸掛重物后O點的位置,故應選B、C、D。可以通過變更小重物變更各力的大小和方向。答案:(1)BCD(2)更換不同的小重物6.導學號63994098在求力的合成時,先將橡皮條的一端固定在水平木板上,另一端系上帶有繩套的兩根細繩。試驗時,須要兩次拉伸橡皮條,一次是通過兩細繩用兩個彈簧測力計互成角度地拉橡皮條,另一次是用一個彈簧測力計通過細繩拉橡皮條。(1)試驗對兩次拉伸橡皮條的要求中,下列哪些說法是正確的(填字母代號)。

A.將橡皮條拉伸相同長度即可B.將橡皮條沿相同方向拉到相同長度C.將彈簧測力計都拉伸到相同刻度D.將橡皮條和繩的結(jié)點拉到相同位置(2)同學們在操作過程中有如下爭論,其中對減小試驗誤差有益的說法是(填字母代號)。

A.兩細繩必需等長B.彈簧測力計、細繩、橡皮條都應與木板平行C.用兩個彈簧測力計同時拉細繩時兩個彈簧測力計示數(shù)之差應盡可能大D.拉橡皮條的細繩要長些,標記同一細繩方向的兩點要遠些解析:(1)本試驗利用等效法:使一個力F'的作用效果和兩個力F1、F2的共同作用效果相同,都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長到同一點。這要求將橡皮條和繩的結(jié)點拉到相同位置,即將橡皮條沿相同方向拉到相同長度,故B、D正確;A、C都未限制方向,無法保證效果相同。(2)若驗證一個力F'是否為力F1和F2的合力時,必需作出各力的圖示,則應記錄力的三要素:作用點、大小、方向。細繩套應適當長一些,標記同一細繩方向的兩點要遠些,便于確定力的方向,減小偏差,但兩細繩不必等長,故A不正確,D正確;為了避開彈簧測力計的外殼與彈簧測力計的限位卡之間有摩擦,應確保彈簧測力計、細繩、橡皮條都與木板平行,并使細繩套與彈簧測力計的軸線在同一條直線上,故B正確;在合力不超過量程及橡皮條彈性限度的前提下,拉力的數(shù)值應盡量大些,以減小相對誤差,但沒必要使拉力之差盡可能大,故C不正確。答案:(1)BD(2)BD7.“互成角度的共點力的合成”的試驗狀況如圖甲所示,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)圖乙中的是力F1和F2的合力的理論值;是力F1和F2的合力的實際測量值。

(2)在試驗中,假如保持OC細繩位置不變,變更OB細繩的位置,那么連接OC細繩的測力計的示數(shù)肯定會發(fā)生變更嗎?答:(選填“肯定會”“可能不會”或“肯定不會”)。

解析:(1)合力的理論值指的是依據(jù)平行四邊形定則作圖得到的,其方向沿對角線方向,合力的實際值是由一個測力計測量得到的,其方向與橡皮筋在同始終線上,所以F是力F1和F2的合力的理論值,F'是力F1和F2的合力的實際測量值。(2)OC細繩位置不變,即F2的方向也不變。如圖所示,F2的大小可用線段FB、FD、FE的長度來表示,當力F1分別處在不同的位置時,由圖可知,連接OC細繩的測力計的示數(shù)肯定會發(fā)生變更。答案:(1)FF'(2)肯定會8.導學號63994099如圖所示,某試驗小組同學利用DIS試驗裝置探討支架上力的分解。A、B為兩個相同的雙向力傳感器,該型號傳感器在受到拉力時讀數(shù)為正,受到壓力時讀數(shù)為負。A連接質(zhì)量不計的細繩,可沿固定的板做圓弧形移動。B固定不動,通過光滑鉸鏈連接長0.3m的桿。將細繩連接在桿右端O點構(gòu)成支架。保持桿在水平方向,按如下步驟操作:①測量繩子與水平桿的夾角∠AOB=θ②對兩個傳感器進行調(diào)零③用另一根繩在O點懸掛一個鉤碼,記錄兩個傳感器的讀數(shù)④取下鉤碼,移動傳感器A變更θ角重復上述試驗步驟,得到表格。F1/N1.0010.580…1.002…F2/N-0.868-0.291…0.865…θ30°60°…150°…(1)依據(jù)表格,A傳感器對應的是表中力(選填“F1”或“F2”)。鉤碼質(zhì)量為kg(保留一位有效數(shù)字)。

(2)本試驗中多次對傳感器進行調(diào)零,對此操作說明正確的是()A.因為事先遺忘調(diào)零B.何時調(diào)零對試驗結(jié)果沒有影響C.為了消退橫桿自身重力對結(jié)果的影響D.可以完全消退試驗的誤差解析:(1)A傳感器中的力均為正值,故A傳感器對應的是表中力F1,平衡時,mg=F1sinθ,當θ=30°時,F1=1.001N,可求得m=0.05kg。(2)在掛鉤碼之前,對傳感器進行調(diào)零,目的是消退橫桿自身重力對結(jié)果的影響,故C正確。答案:(1)F10.05(2)C9.導學號63994100某同學用如圖所示的試驗裝置來驗證“力的平行四邊形定則”,彈簧測力計A掛于固定點P,下端用細線掛一重物M。彈簧測力計B的一端用細線系于O點,手持另一端向左拉,使結(jié)點O靜止在某位置。分別讀出彈簧測力計A和B的示數(shù),并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點的位置和拉線的方向。(1)本試驗用的彈簧測力計示數(shù)的單位為N,圖中A的示數(shù)為N。

(2)下列不必要的試驗要求是。(請?zhí)顚戇x項前對應的字母)

A.應測量重物M所受的重力B.彈簧測力計應在運用前校零C.拉線方向應與木板平面平行D.變更拉力,進行多次試驗,每次都要使O點靜止在同一位置(3)某次試驗中,該同學發(fā)覺彈簧測力計A的指針稍稍超出量程,請你提出兩個解決方法。解析:(1)依據(jù)彈簧測力計的指針位置以及讀數(shù)規(guī)則可知A的示數(shù)為3.6N。(2)要驗證的關(guān)系是A、B兩個彈簧測力計的拉力的合力與M的重力等大反向,所