2013年高考物理 考前指導(dǎo) 驗(yàn)證力的平行四邊形定則

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1、2013年高考物理考前指導(dǎo) 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1 ．探究彈力與彈簧的伸長(zhǎng)量的定量關(guān)系． 2 ．學(xué)會(huì)利用圖象研究?jī)蓚€(gè)物理量之間的關(guān)系的方法．． 實(shí)驗(yàn)原理 1． 如圖所示，彈簧在下端懸掛鉤碼時(shí)會(huì)伸長(zhǎng)，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力與重力大小相等. 2．用刻度尺測(cè)出彈簧在不同的鉤碼拉力下的伸長(zhǎng)量x，建立坐標(biāo)系，以縱坐標(biāo)表示彈力大小F，以橫坐標(biāo)表示彈簧的伸長(zhǎng)量x，在坐標(biāo)系中描出實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的各組（x，F(xiàn)）對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，用平滑的曲線連接起來，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的圖線，就可探知彈力大小與伸長(zhǎng)量間的關(guān)系．． 實(shí)驗(yàn)器材 輕質(zhì)彈簧（一根），鉤碼（一盒），刻度尺，鐵架臺(tái)，重垂線，坐標(biāo)紙，三角板

2、． 實(shí)驗(yàn)步驟： 1．如圖所示，將鐵架臺(tái)放于桌面上（固定好），將彈簧的一端固定于鐵架臺(tái)的橫梁上，在挨近彈簧處將刻度尺（最小分度為 mm ）固定于鐵架臺(tái)上，并用檢查刻度尺是否豎直． 2．記下彈簧下端不掛鉤碼時(shí)所對(duì)應(yīng)的刻度 L0 . 3．在彈簧下端掛上一個(gè)鉤碼，待鉤碼靜止后，記下彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度 Ll. 4．用上面方法，記下彈簧下端掛 2 個(gè)、 3 個(gè)、 4 個(gè) … … 鉤碼時(shí)，彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度 L2 ：、 L 3：、 L4 ……，并將所得數(shù)據(jù)記錄在表格中． 5 ．用 xn＝Ln－ L 0計(jì)算出彈簧掛 1 個(gè)、 2 個(gè)、 3 個(gè) … … 鉤碼時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量，并根據(jù)當(dāng)?shù)刂?/p>

3、力加速度值 g ，計(jì)算出所掛鉤碼的總重力，這個(gè)總重力就等于彈簧彈力的大小，將所得數(shù)據(jù)填人表格． 數(shù)據(jù)處理: 1．建立坐標(biāo)系，標(biāo)明橫軸和縱軸所表示的物理量及單位； 2．標(biāo)度：標(biāo)度要適當(dāng),讓所得到的圖線布滿整個(gè)坐標(biāo)系； 3．描點(diǎn)：描點(diǎn)時(shí)要留下痕跡； 4．連線: 讓盡可能多的點(diǎn)落在同一直線上，讓其余的點(diǎn)落在直線的兩側(cè)，誤差較大的點(diǎn)舍棄； 5．根據(jù)圖象做出結(jié)論. 【2013高考突破】 1．某同學(xué)在家中嘗試驗(yàn)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(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個(gè)釘子A、B上，

4、另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點(diǎn)為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細(xì)繩掛一重物． (1)為完成該實(shí)驗(yàn)，下列操作中必需的是________． a．測(cè)量細(xì)繩的長(zhǎng)度 b．測(cè)量橡皮筋的原長(zhǎng) c．測(cè)量懸掛重物后橡皮筋的長(zhǎng)度 d．記錄懸掛重物后結(jié)點(diǎn)O的位置 (2)釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗(yàn)證，要采用的方法是________． 【答案】　(1)bcd　(2)更換不同的小重物 2．在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，下列哪些方法可減小實(shí)驗(yàn)誤差 (　　) A．使用彈簧秤拉橡皮條時(shí)不應(yīng)超過其量程，且使用前要校準(zhǔn)零點(diǎn) B．實(shí)驗(yàn)中，先將其中一個(gè)彈簧秤沿某一方向拉到最大量程，然

5、后只需調(diào)節(jié)另一個(gè)彈簧秤拉力的大小和方向，把橡皮條另一端拉到O點(diǎn) C．實(shí)驗(yàn)中，把橡皮條的另一端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩個(gè)彈簧秤之間夾角應(yīng)取90°以便于算出合力大小 D．拉橡皮條的細(xì)線要長(zhǎng)些，標(biāo)記兩條細(xì)線方向要盡可能遠(yuǎn)些 【解析】　對(duì)選項(xiàng)B，第一個(gè)彈簧秤有可能超過量程而損壞；兩個(gè)分力間的夾角只要不過大或過小就行，故選項(xiàng)C錯(cuò)；D項(xiàng)中可以更準(zhǔn)確的確定拉力方向，故選AD. 【答案】　AD 3．在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，需要兩次拉伸橡皮條：一條是通過細(xì)繩用兩個(gè)彈簧互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個(gè)彈簧秤通過細(xì)繩拉橡皮條，在這兩次拉伸中 (　　) A．只要求將橡皮

6、條拉到相同的長(zhǎng)度 B．要求將橡皮條沿相同的方向拉到相同的長(zhǎng)度 C．將彈簧秤拉到相同的刻度 D．將橡皮條和細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同的位置 4．(6分)在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中關(guān)于操作步驟先后順序，下列說法正確的是 (　　) A．先測(cè)量原長(zhǎng)，后豎直懸掛 B．先豎直懸掛，后測(cè)量原長(zhǎng) C．先后順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果無影響 D．先后順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度取決于彈簧的自重 5．(6分)下列結(jié)論中正確的是 (　　) A．彈簧的彈力與彈簧的長(zhǎng)度成正比 B．彈簧的彈力總是同彈簧的伸長(zhǎng)量成正比 C．彈簧的彈力總是同彈簧被壓縮的長(zhǎng)度成正比

7、 D．在彈性限度內(nèi)，彈簧產(chǎn)生的彈力與彈簧的形變量成正比 【解析】　由實(shí)驗(yàn)探究得出“在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與其形變量成正比”．故只有D項(xiàng)正確． 【答案】　D 6．(6分)某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)．他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長(zhǎng)，用直尺測(cè)出彈簧原長(zhǎng)L0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上砝碼后測(cè)出彈簧伸長(zhǎng)后的長(zhǎng)度L，把L－L0作為彈簧的伸長(zhǎng)量x.這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是下圖中的哪一個(gè) (　　) 【解析】　原長(zhǎng)的測(cè)量值小于真實(shí)值，設(shè)誤差為Δl，彈簧的實(shí)際伸長(zhǎng)量x′＝x－Δl，彈力與伸長(zhǎng)量成正比，即F＝k(x－Δl)．所以最后的圖

8、線是C. 【答案】　C 7．(6分)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在水平放置的木板上鋪一張白紙，把橡皮條的一端固定在板的A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴有兩細(xì)繩套，如圖所示，兩個(gè)彈簧秤分別勾住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條使之伸長(zhǎng)．到達(dá)某一位置O時(shí)需記下________、________，描下________，再用一個(gè)彈簧秤勾住細(xì)繩套把橡皮條拉長(zhǎng)，使結(jié)點(diǎn)達(dá)到位置________，再記下彈簧秤的讀數(shù)________． 【答案】(1)兩彈簧秤的讀數(shù)　兩細(xì)繩的方向　結(jié)點(diǎn)O的位置O點(diǎn)　細(xì)繩的方向(前兩空的順序可以交換) 8．(6分)下面列出的措施中，有利于改進(jìn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是 (　　)

9、A．橡皮條彈性要好，拉到O點(diǎn)時(shí)拉力應(yīng)適當(dāng)大些 B．兩個(gè)分力F1和F2間的夾角要盡量大些 C．拉橡皮條時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和彈簧測(cè)力計(jì)平行貼近木板面 D．拉橡皮條的繩要細(xì)，而且稍長(zhǎng)一些 【解析】拉力“適當(dāng)”大些能減小誤差；而夾角“盡量”大些，則使作圖誤差變大；橡皮條等“貼近”木板，目的是使拉線水平；繩子細(xì)長(zhǎng)便于確定力的方向． 【答案】ACD 9．(6分)如圖所示，使彈簧測(cè)力計(jì)②從圖示位置開始沿順時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，在此過程中，保持結(jié)點(diǎn)O的位置不變，保持彈簧測(cè)力計(jì)①的拉伸方向不變．那么，在全過程中關(guān)于彈簧測(cè)力計(jì)①、②的示數(shù)F1和F2的變化情況是 (　　) A．F1增大，F(xiàn)

10、2減小 B．F1減小，F(xiàn)2增大 C．F1減小，F(xiàn)2先增大后減小 D．F1減小，F(xiàn)2先減小后增大 【解析】　由于結(jié)點(diǎn)O的位置不變，所以F1和F2合力的大小與方向均不改變，即平行四邊形的對(duì)角線不變．由于彈簧測(cè)力計(jì)①的拉伸方向不變，所以，F(xiàn)1的方向不變，即平10．(6分)某同學(xué)在做研究彈簧的形變與外力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，將一輕彈簧豎直懸掛讓其自然下垂，測(cè)出其自然長(zhǎng)度；然后在其下部施加外力F，測(cè)出彈簧的總長(zhǎng)度L，改變外力F的大小，測(cè)出幾組數(shù)據(jù)，作出外力F與彈簧總長(zhǎng)度L的關(guān)系圖線如圖所示．(實(shí)驗(yàn)過程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進(jìn)行的) 由圖可知該彈簧的自然長(zhǎng)度為________cm；該彈簧的勁度系數(shù)為___

11、_____N/m. 【解析】　當(dāng)外力F大小為零時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度即為原長(zhǎng)，圖線的斜率是其勁度系數(shù)． 【答案】　(1)10　(2)50 11．(6分)探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系時(shí)，在彈性限度內(nèi)，懸掛15N重物時(shí)，彈簧長(zhǎng)度為0.16m；懸掛20N重物時(shí)，彈簧長(zhǎng)度為0.18m，則彈簧的原長(zhǎng)L0和勁度系數(shù)k分別為 (　　) A．L0＝0.02m　k＝500N/m B．L0＝0.10m　k＝500N/m C．L0＝0.02m　k＝250N/m D．L0＝0.10m　k＝250N/m 【解析】　由胡克定律F＝kx可得，15＝k(0.16－L0),20＝k(0.1

12、8－L0)．解得：k＝250N/m，L0＝0.10m.D正確． 【答案】　D 12．(8分)利用下列器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究三力平衡的規(guī)律． 器材：三根完全相同的輕質(zhì)彈簧(每根彈簧的兩端均接有適當(dāng)長(zhǎng)度的細(xì)繩套)，幾個(gè)小重物，一把刻度尺，一塊三角板，一枝鉛筆，一張白紙，幾枚釘子． (1)按下列步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)?jiān)跈M線上將步驟補(bǔ)充完整： ①用兩枚釘子將白紙(白紙的上邊沿被折疊幾次)釘在豎直墻壁上，將兩根彈簧一端的細(xì)繩套分別掛在兩枚釘子上，另一端的細(xì)繩套與第三根彈簧一端的細(xì)繩套連接．待裝置靜止后，用刻度尺測(cè)出第三根彈簧兩端之間的長(zhǎng)度，記為L(zhǎng)0； ②在第三根彈簧的另一個(gè)細(xì)繩套下面掛一個(gè)重物，待裝

13、置靜止后，用鉛筆在白紙上記下結(jié)點(diǎn)的位置O和三根彈簧的方向．用刻度尺測(cè)出第一、二、三根彈簧的長(zhǎng)度L1、L2、L3，則三根彈簧對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力之比為________； ③取下器材，將白紙平放在桌面上．用鉛筆和刻度尺從O點(diǎn)沿著三根彈簧的方向畫直線，按照一定的標(biāo)度作出三根彈簧對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力F1、F2、F3的圖示．用平行四邊形定則求出F1、F2的合力F. ④測(cè)量發(fā)現(xiàn)F與F3在同一直線上，大小接近相等，則實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：________； (2)若釘子位置固定，利用上述器材，改變條件再次驗(yàn)證，可采用的辦法是__________； (3)分析本實(shí)驗(yàn)的誤差來源，寫出其中兩點(diǎn)：__________；_____

14、_____. 13．(8分)做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)步驟如下： A．以彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并用平滑的曲線連接起來； B．記下彈簧不掛鉤碼時(shí)其下端在刻度尺上的刻度L0； C．將鐵架臺(tái)固定于桌子上(也可在橫梁的另一側(cè)掛上一定的配重)，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一刻度尺； D．依次在彈簧下端掛上2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)……鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時(shí)彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼； E．以彈簧伸長(zhǎng)為自變量，寫出彈力與伸長(zhǎng)的關(guān)系式．首先嘗試寫成一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù)； F．解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)

15、的物理意義； G．整理儀器． 請(qǐng)將以上步驟按操作的先后順序排列出來：________. 【答案】　C、B、D、A、E、F、G 14．(9分)為了探求彈簧彈力F和彈簧伸長(zhǎng)量x的關(guān)系．李強(qiáng)同學(xué)選了甲、乙兩根規(guī)格不同的彈簧進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪出如圖所示的圖象．從圖象上看，該同學(xué)沒有完全按實(shí)驗(yàn)要求做，使圖象上端成為曲線，圖象上端成為曲線是因?yàn)開_______．這兩根彈簧的勁度系數(shù)分別為：甲彈簧為________N/m，乙彈簧為________N/m.若要制作一個(gè)精確度較高的彈簧測(cè)力計(jì)，應(yīng)選彈簧________(填“甲”或“乙”)． 15．(9分)某同學(xué)和你一起探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系，

16、并測(cè)彈簧的勁度系數(shù)k.做法是先將待測(cè)彈簧的一端固定在鐵架臺(tái)上，然后將最小刻度是毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè)，并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上．當(dāng)彈簧自然下垂時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L0，彈簧下端掛一個(gè)50g的砝碼時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L1；彈簧下端掛兩個(gè)50g的砝碼時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L2；……；掛七個(gè)50g的砝碼時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L7. (1)下表記錄的是該同學(xué)已測(cè)出的6個(gè)值，其中有兩個(gè)數(shù)值在記錄時(shí)有誤，它們的代表符號(hào)分別是________和________． 測(cè)量記錄表： 代表符號(hào) L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 刻度數(shù)值/c

17、m 1.70 3.40 5.10 8.60 10.3 12.1 (2)實(shí)驗(yàn)中，L3和L7兩個(gè)值還沒有測(cè)定，請(qǐng)你根據(jù)下圖將這兩個(gè)測(cè)量值填入記錄表中． (3)為充分利用測(cè)量數(shù)據(jù)，該同學(xué)將所測(cè)得的數(shù)值按如下方法逐一求差，分別計(jì)算出了三個(gè)差值： d1＝L4－L0＝6.90cm，d2＝L5－L1＝6.90cm，d3＝L6－L2＝7.00cm. 請(qǐng)你給出第四個(gè)差值：d4＝________cm＝________cm. (4)根據(jù)以上差值，可以求出每增加50g砝碼時(shí)彈簧的平均伸長(zhǎng)量ΔL.ΔL用d1、d2、d3、d4表示的式子為：ΔL＝________，代入數(shù)據(jù)解得ΔL＝________cm. (5)計(jì)算彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m.(g取9.8m/s2)