2019年高考物理13個搶分實驗 專題3.1 驗證力的平行四邊形定則搶分精講.doc

實驗3.1 驗證力的平行四邊形定則【高考導航】搶分題型題型1 實驗原理與操作題型2 實驗數(shù)據(jù)的處理題型3 創(chuàng)新實驗設(shè)計(實驗器材創(chuàng)新)實驗?zāi)康?驗證互成角度的兩個共點力合成時的平行四邊形定則。2培養(yǎng)學生應(yīng)用作圖法處理實驗數(shù)據(jù)和得出結(jié)論的能力。實驗原理(1)等效法：一個力F的作用效果和兩個力F1、F2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長到同一點，所以一個力F就是這兩個力F1和F2的合力，作出力F的圖示，如圖實1所示。(2)平行四邊形法：根據(jù)平行四邊形定則作出力F1和F2的合力F的圖示。(3)驗證：比較F和F的大小和方向是否相同，若在誤差允許的范圍內(nèi)相同，則驗證了力的平行四邊形定則。題型1實驗原理與操作例1某同學做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖實3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。圖實3乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖。(1)如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F兩力中，方向一定沿AO方向的是_。(2)本實驗采用的科學方法是_。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 (3)實驗時，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用兩個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只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；E只用一只彈簧測力計，通過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細繩的方向，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：有重要遺漏的步驟的序號是_和_；遺漏的內(nèi)容分別是_和_。答案(1)F(2)B(3)CEC中應(yīng)加上“記下兩條細繩的方向”E中應(yīng)說明“把橡皮條的結(jié)點拉到同一位置O”解析點評：兩次的效果相同是指兩次橡皮條拉伸的方向和伸長量均相同，即需拉到同一位置O。用一個彈簧測力計拉時，拉力的方向一定沿橡皮條的拉伸方向。針對訓練：1 (安徽理綜)在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，某同學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板上一點，兩個細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繩套，互成角度地施加拉力，使橡皮條伸長，結(jié)點到達紙面上某一位置，如圖實4所示。請將以下的實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)按照力的圖示要求，作出拉力F1、F2、F3；(5)根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F；(6)比較_的一致程度，若有較大差異，對其原因進行分析，并作出相應(yīng)的改進后再次進行實驗。答案(3)見解析(6)F和F3題型2實驗數(shù)據(jù)的處理例2 (山東理綜)某同學通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則。實驗步驟：將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向。如圖實5所示，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上，另一端用圓珠筆尖豎直向下拉，直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時，將橡皮筋兩端的位置標記為O1、O2，記錄彈簧秤的示數(shù)F，測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)。每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50 N，測出所對應(yīng)的l，部分數(shù)據(jù)如下表所示：F（N）00.501.001.502.002.50L（cm）I010.9712.0213.0013.9815.05找出中F2.50 N時橡皮筋兩端的位置，重新標記為O、O，橡皮筋的拉力記為FOO。在秤鉤上涂抹少許潤滑油，將橡皮筋搭在秤鉤上，如圖實6所示。用兩圓珠筆尖成適當角度同時拉橡皮筋的兩端，使秤鉤的下端達到O點，將兩筆尖的位置標記為A、B，橡皮筋OA段的拉力記為FOA，OB段的拉力記為FOB。完成下列作圖和填空：(1)利用表中數(shù)據(jù)在圖實7中畫出Fl圖線，根據(jù)圖線求得l0_cm。(2)測得OA6.00 cm，OB7.60 cm，則FOA的大小為_N。(3)根據(jù)給出的標度，在圖實8中作出FOA和FOB的合力F的圖示。(4)通過比較F與_的大小和方向，即可得出實驗結(jié)論。答案(1)作圖見解析10.0(9.8，9.9，10.1均正確) (2)1.80(1.701.90均正確)(3)作圖見解析(4)FOO解析(1)根據(jù)表格數(shù)據(jù)，作出Fl圖線見下圖，圖線的截距即表示橡皮筋原長，因此l010.0 cm。(4)若F與FOO在誤差范圍內(nèi)大小相等、方向相同，就表明力的平行四邊形定則是正確的。針對訓練：2“探究求合力的方法”的實驗裝置如圖實9甲所示。(1)某次實驗中，彈簧測力計的指針位置如圖實9甲所示。其中，細繩CO對O點的拉力大小為_N；(2)請將圖甲中細繩CO和BO對O點兩拉力的合力F合畫在圖乙上，由圖求出合力的大小F合_N(保留兩位有效數(shù)字)；(3)某同學對彈簧測力計中彈簧的勁度系數(shù)是多少很感興趣，于是，他將刻度尺與彈簧測力計平行放置，如圖丙所示，利用讀得的數(shù)據(jù)，他得出了彈簧的勁度系數(shù)，那么，該彈簧的勁度系數(shù)k_N/m(保留兩位有效數(shù)字)。答案(1)2.60(2)圖見解析5.1(3)60解析(1)由圖甲可讀出CO對O點的拉力大小為2.60 N。(2)在圖乙上的畫圖如圖所示，結(jié)合作圖可求知合力大小為5.1 N。(3)由圖丙可知，彈簧測力計零刻度線對應(yīng)5.0 mm，2. 60 N對應(yīng)48.0 mm，由胡克定律，F(xiàn)kx，解得kF/x60 N/m。題型3創(chuàng)新實驗設(shè)計(實驗器材創(chuàng)新)例3(衡陽模擬)如圖實10所示，某實驗小組同學利用DIS實驗裝置研究支架上力的分解。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0.3 m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：測量繩子與水平桿的夾角AOB對兩個傳感器進行調(diào)零用另一根繩在O點懸掛一個鉤碼，記錄兩個傳感器的讀數(shù)取下鉤碼，移動傳感器A改變角重復上述實驗步驟，得到表格。F1/N1.0010.5801.002F2/N-0.868-0.2910.865(1)根據(jù)表格數(shù)據(jù)，A傳感器對應(yīng)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)本實驗中多次對傳感器進行調(diào)零，對此操作說明正確的是（ ）A因為事先忘記調(diào)零B何時調(diào)零對實驗結(jié)果沒有影響C為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響D可以完全消除實驗的誤差答案(1)F10.05(2)C解析針對訓練：3某同學嘗試用橡皮筋等器材驗證力的平行四邊形定則，他找到兩條相同的橡皮筋(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)計了如下實驗：將兩條橡皮筋的一端與細繩連接，結(jié)點為O，細繩下掛一重物，兩橡皮筋的另一端也都連有細繩。實驗時，先將一條橡皮筋的另一端的細繩固定在墻上的釘子A上，另一條橡皮筋任其下垂，如圖實11甲所示；再將另一條橡皮筋的另一端的細繩固定在墻上的釘子B上，如圖實11乙所示。(1)為完成實驗，下述操作中必需的是 A兩橡皮筋的另一端連接的細繩a、b長度要相同B要測量橡皮筋的原長C要測量圖甲和圖實11乙中橡皮筋的長度D要記錄圖甲中結(jié)點O的位置及過結(jié)點O的豎直方向E要記錄圖乙中結(jié)點O的位置及過結(jié)點O的豎直方向(2)對該實驗“兩條相同的橡皮筋”的要求的理解正確的是（ ）A橡皮筋的材料和原長相同即可B橡皮筋的材料和粗細相同即可C橡皮筋的材料、原長和粗細均要相同答案(1)BCE(2)C解析