高中物理 第5章 力與平衡 實驗：驗證力的平行四邊形定則學(xué)業(yè)分層測評 魯科版必修1

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實驗：驗證力的平行四邊形定則 (建議用時：45分鐘) 1．“探究求合力的方法”的實驗原理是等效原理，其等效性是指(　　) A．使彈簧測力計在兩種情況下發(fā)生相同的形變 B．使兩分力與合力滿足平行四邊形定則 C．使兩次橡皮筋伸長的長度相等 D．使兩次橡皮筋與兩繩套的結(jié)點都與O點重合 【解析】　“探究求合力的方法”的實驗中，兩次拉伸橡皮筋時，伸長的長度及伸長的方向均相同，兩分力與合力的作用效果才相同，才具有等效替代關(guān)系；因此C錯誤，D正確；實驗過程中，彈簧測力計的拉力的大小和方向是可以改變的，A錯誤；合力與分力間一定滿足平行四邊形定則，不是人為造成的，故B也錯誤． 【答案】　D 2．在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上兩根細繩，細繩的另一端都有繩套(如圖6所示)．實驗中需用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，并互成角度地拉橡皮條．某同學(xué)認為在此過程中必須注意以下幾項： 圖6 A．兩根細繩必須等長 B．橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上 C．在使用彈簧測力計時要注意使彈簧測力計與木板平面平行 其中正確的是(　　) 【解析】　該實驗驗證兩個分力的效果等效于其合力的效果，不必要求兩分力等大，故B錯誤；與兩繩長短無關(guān)，A錯誤；但需使兩分力與合力在同一平面內(nèi)，故C正確． 【答案】　C 3．“驗證力的平行四邊形定則”的實驗如圖7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．圖乙所示是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖． 甲　　 　　乙 圖7 (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)在實驗中，如果將細繩也換成橡皮筋，那么實驗結(jié)果是否會發(fā)生變化？答：______(選填“變”或“不變”)． (3)本實驗采用的科學(xué)方法是________． A．理想實驗法　　　　 B．等效替代法 C．控制變量法 D．建立物理模型法 【解析】　(1)用平行四邊形定則作圖得到的是實驗的理論值，即F；直接測量得到的是實際測量值，即F′. (2)細繩的作用是對結(jié)點O施加不同方向的拉力F1、F2，換用橡皮筋拉結(jié)果是一樣的． (3)力的合成與分解使用的是等效替代法．B正確． 【答案】　(1)F　F′　(2)不變　(3)B 4．如圖8甲為“探究求合力的方法”的實驗裝置． (1)下列說法中正確的是________． A．在測量同一組數(shù)據(jù)F1、F2和合力F的過程中，橡皮條結(jié)點O的位置可以變化 B．彈簧測力計拉細線時，拉力方向必須豎直向下 C．F1、F2和合力F的大小都不能超過彈簧測力計的量程 D．為減小測量誤差，F(xiàn)1、F2方向間夾角應(yīng)為90 (2)彈簧測力計的指針如圖乙所示，由圖可知拉力的大小為________N. 甲　　　　 　　乙 圖8 【解析】　(1)在測量同一組數(shù)據(jù)的過程中，橡皮條結(jié)點O的位置不能變化，如果變化，即受力變化，所以A選項錯誤；由于彈簧測力計是通過定滑輪拉結(jié)點O，定滑輪只能改變力的方向不能改變力的大小，所以彈簧測力計拉線的方向不一定要沿豎直方向，B選項錯誤；彈簧測力計的使用，不能超過其量程，C選項正確；兩個拉力的方向合適即可，不宜太大，也不宜太小，但不一定為90，所以D選項錯誤． (2)考查彈簧測力計的讀數(shù)，應(yīng)注意估讀． 【答案】　(1)C　(2)4.00 5．某同學(xué)用如圖9所示的實驗裝置來驗證“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. 【導(dǎo)學(xué)號：79750088】 圖9 (1)本實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)下列不必要的實驗要求是________．(請?zhí)顚戇x項前對應(yīng)的字母) A．應(yīng)測量重物M所受的重力 B．彈簧測力計應(yīng)在使用前校零 C．拉線方向應(yīng)與木板平面平行 D．改變拉力，進行多次實驗，每次都要使O點靜止在同一位置 【解析】　(1)根據(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3.6 N. (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，所以應(yīng)測量M所受的重力．為減小測量誤差，應(yīng)該做到彈簧測力計使用前校零，拉力的方向與木板平面平行，A、B、C對．改變拉力進行多次實驗，O點位置可以不同，D錯． 【答案】　(1)3.6　(2)D 6．在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，某同學(xué)的實驗過程如圖10乙所示，甲、丙兩圖為兩個彈簧測力計的放大圖片： 甲　　 　 乙　　 　　丙 圖10 (1)讀出兩彈簧測力計的讀數(shù)F1＝________N，F(xiàn)2＝________N. (2)畫出兩力的圖示，再利用平行四邊形定則畫出合力的圖示(選1 cm為1 N)． (3)由合力的圖示可得合力的大小約為________N. 【解析】　(1)甲彈簧測力計的讀數(shù)為F1＝2.50 N，丙彈簧測力計的讀數(shù)為F2＝2.00 N. (2) (3)由合力的圖示可得合力的大小約為3.20 N 【答案】　(1)2.50　2.00　(2)見解析　(3)3.20 7．將橡皮筋的一端固定在A點，另一端拴上兩根細繩，每根細繩分別連著一個量程為5 N、分度值為0.1 N的彈簧測力計，沿著兩個不同的方向拉彈簧測力計．當橡皮筋的活動端拉到O點時，兩根細繩相互垂直，如圖11所示．這時彈簧測力計的示數(shù)可從圖中讀出． 圖11 (1)由圖可讀得兩個相互垂直的拉力的大小分別為________N和________N(只需讀到0.1 N)． (2)在方格紙(如圖)上按作圖法的要求畫出這兩個力及它們的合力． 【解析】　(1)彈簧測力計的分度值為0.1 N，因此，豎直向下彈簧測力計讀數(shù)為2.5 N，水平向右的彈簧測力計的讀數(shù)為4.0 N. (2)選方格紙中一個小方格的邊長表示0.5 N，求出的合力如圖所示． 【答案】　見解析