2018-2019學(xué)年高中物理 第三章 相互作用 課后提升訓(xùn)練 實(shí)驗(yàn)2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則 新人教版必修1.doc

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課后提升訓(xùn)練 實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證力的平行四邊形定則 (25分鐘　50分) 1.(12分)(2017上饒高一檢測(cè))(1)在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮條的一端固定在木板上,另一端系上兩根細(xì)繩,細(xì)繩的另一端都有繩套。實(shí)驗(yàn)中需用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別勾住繩套把橡皮條的另一端拉到某一確定的O點(diǎn),則下列說(shuō)法中正確的是 A.兩根細(xì)繩必須等長(zhǎng) B.同一次實(shí)驗(yàn)中,O點(diǎn)位置不允許變動(dòng) C.實(shí)驗(yàn)中,把橡皮條的另一端拉到O點(diǎn)時(shí),兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)之間的夾角必須取 90 D.實(shí)驗(yàn)中,要始終將其中一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)沿某一方向拉到最大量程,然后調(diào)節(jié)另一彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小和方向,把橡皮條另一端拉到O點(diǎn) (2)如圖所示是甲、乙兩位同學(xué)在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果,其中F是用作圖法得到的合力,F′是通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的合力,則哪個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的?________(選填“甲”或“乙”)。 【解析】(1)細(xì)繩的作用是能顯示出力的方向,所以不一定要等長(zhǎng),故A錯(cuò)誤;本實(shí)驗(yàn)研究合力與分力的關(guān)系,合力與分力是等效的,同一次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,O點(diǎn)位置不能變動(dòng),以保證橡皮條伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度相同,效果相同,故B正確;只要橡皮條的另一端兩次都拉到O點(diǎn),達(dá)到相同效果,拉力方向沒(méi)有限制,兩彈簧測(cè)力計(jì)之間的夾角不需要取90,故C錯(cuò)誤;本實(shí)驗(yàn),彈簧測(cè)力計(jì)的拉力應(yīng)不超過(guò)量程,兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小沒(méi)有要求,只要使兩次實(shí)驗(yàn)效果相同就行,故D錯(cuò)誤。故選B。 (2)F1、F2合力的理論值是指通過(guò)平行四邊形定則求出的合力值,而其實(shí)驗(yàn)值是指一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)所測(cè)得的數(shù)值,一定沿AO方向,由此可知F是F1、F2合力的理論值,F′是合力的實(shí)驗(yàn)值;由于誤差的存在,作圖法得到的合力與實(shí)驗(yàn)值有一定的差別,故甲更符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)。 答案:(1)B　(2)甲 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 (2017懷化高一檢測(cè))在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中,需要將橡皮條的一端固定在水平木板上A點(diǎn),另一端系上兩根細(xì)繩,細(xì)繩的另一端都有繩套。實(shí)驗(yàn)中需用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套,并互成角度地拉橡皮條至某一確定的O點(diǎn),如圖所示。 (1)某同學(xué)認(rèn)為在此過(guò)程中必須注意以下幾項(xiàng): A.兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力必須等大 B.同一次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,O點(diǎn)的位置不允許變動(dòng) C.為了減小誤差,兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)必須接近量程 其中正確的是____________。(填選項(xiàng)前的字母) (2)上述實(shí)驗(yàn)中所說(shuō)的合力與兩個(gè)分力具有相同的效果,是指下列說(shuō)法中的______。 A.彈簧測(cè)力計(jì)的彈簧被拉長(zhǎng) B.固定橡皮條的圖釘受拉力產(chǎn)生形變 C.繩套受拉力產(chǎn)生形變 D.使橡皮條在同一方向上伸長(zhǎng)同一長(zhǎng)度 【解析】(1)兩彈簧測(cè)力計(jì)的彈力大小要適中,但不一定大小相同,也不一定必須接近彈簧測(cè)力計(jì)的量程,A、C錯(cuò)。只有將繩套與橡皮條的結(jié)點(diǎn)每次都拉至O點(diǎn),橡皮條才沿同一方向產(chǎn)生相同的形變,彈簧測(cè)力計(jì)的拉力才產(chǎn)生相同的效果,B對(duì)。 (2)該實(shí)驗(yàn)中所說(shuō)的合力與兩個(gè)分力具有相同的效果,是指合力與兩個(gè)分力分別拉橡皮條時(shí),使橡皮條在同一方向上伸長(zhǎng)同一長(zhǎng)度,D對(duì)。 答案:(1)B　(2)D 2.(12分)(2015安徽高考)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)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(diǎn),兩個(gè)細(xì)繩套系在橡皮條的另一端。用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別拉住兩個(gè)細(xì)繩套,互成角度地施加拉力,使橡皮條伸長(zhǎng),結(jié)點(diǎn)到達(dá)紙面上某一位置,如圖所示。請(qǐng)將以下的實(shí)驗(yàn)操作和處理補(bǔ)充完整: (1)用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)位置,記為O; (2)記錄兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1和F2,沿每條細(xì)繩(套)的方向用鉛筆分別描出幾個(gè)點(diǎn),用刻度尺把相應(yīng)的點(diǎn)連成線; (3)只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),通過(guò)細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)仍拉到位置O,記錄測(cè)力計(jì)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(duì)其原因進(jìn)行分析,并作出相應(yīng)的改進(jìn)后再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)從以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析: (1)力是矢量,實(shí)驗(yàn)中既要記錄力的大小,還要記錄力的方向。 (2)數(shù)據(jù)處理時(shí)要作出力的圖示而非力的示意圖。 【解析】用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到位置O后,除了記錄測(cè)力計(jì)的示數(shù)F3的大小外,還要記錄拉力F3的方向,作出F3的圖示,與F1、F2的合力F比較即可驗(yàn)證。 答案:(3)沿此時(shí)細(xì)繩(套)的方向用鉛筆描出幾個(gè)點(diǎn),用刻度尺把這些點(diǎn)連成直線　(6)F和F3 3.(12分)將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn),另一端拴上兩根細(xì)繩,每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5N、分度值為0.1N的彈簧測(cè)力計(jì)。沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測(cè)力計(jì)。當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí),兩根細(xì)繩相互垂直,如圖甲所示。這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出。 (1)由圖可讀出兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為________N和________N。(只需讀到0.1N) (2)在圖乙的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力。 【解析】從圖中可知,豎直方向的彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為2.5N,水平方向的彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為4.0N。因?yàn)樽x數(shù)2.5N、4.0N均是0.5N的整數(shù)倍,因此,選方格紙中一個(gè)小方格的邊長(zhǎng)表示0.5N,應(yīng)用平行四邊形定則,即可畫出兩個(gè)力以及它們的合力。 答案:(1)4.0(2.5)　2.5(4.0) (2)如圖所示: 4.(14分)(2017煙臺(tái)高一檢測(cè))在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中,現(xiàn)有木板、白紙、圖釘、橡皮筋、細(xì)繩套和一把彈簧測(cè)力計(jì)。 (1)為完成實(shí)驗(yàn),某同學(xué)另找來(lái)一根彈簧,先測(cè)量其勁度系數(shù),得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表: 彈力F/N 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 伸長(zhǎng)量 x/10-2m 0.74 1.80 2.80 3.72 4.60 5.58 6.42 用作圖法求得該彈簧的勁度系數(shù)k=________N/m。 (2)某次實(shí)驗(yàn)中,彈簧測(cè)力計(jì)的指針位置如圖所示,其讀數(shù)為______N;同時(shí)利用(1)中結(jié)果獲得彈簧上的彈力值為2.50N,請(qǐng)?jiān)趫D中畫出這兩個(gè)共點(diǎn)力的合力F合。 (3)由圖得到F合=________N。 【解析】(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點(diǎn),得到一條過(guò)原點(diǎn)的直線,如圖所示,直線的斜率即為彈簧的勁度系數(shù),則k==N/m=53N/m。 (2)讀出彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為2.10N。以O(shè)為頂點(diǎn),畫出兩繩套方向就是兩拉力方向,再確定并畫好力的標(biāo)度,畫出兩拉力的圖示,以兩拉力為鄰邊作出平行四邊形,畫出平行四邊形的對(duì)角線,即合力F合,如圖所示。 (3)用刻度尺量出合力的長(zhǎng)度,根據(jù)確定的標(biāo)度算出合力的大小。 答案:(1)53(說(shuō)明:2內(nèi)均可) (2)2.10(說(shuō)明:有效數(shù)字位數(shù)正確,0.02內(nèi)均可) 圖見(jiàn)解析　(3)3.3(說(shuō)明:0.2內(nèi)均可) 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 小明通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則。 (1)實(shí)驗(yàn)記錄紙如圖所示,O點(diǎn)為橡皮筋被拉伸后伸長(zhǎng)到的位置,兩彈簧測(cè)力計(jì)共同作用時(shí),拉力F1和F2的方向分別過(guò)P1和P2點(diǎn);一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋時(shí),拉力F3的方向過(guò)P3點(diǎn)。三個(gè)力的大小分別為F1=3.30N、F2=3.85N和F3=4.25N。請(qǐng)根據(jù)圖中給出的標(biāo)度作圖求出F1和F2的合力。 (2)仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn),小明懷疑實(shí)驗(yàn)中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。他用彈簧測(cè)力計(jì)先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長(zhǎng)度,發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同,于是進(jìn)一步探究了拉伸過(guò)程對(duì)橡皮筋彈性的影響。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,將一張白紙固定在豎直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于O點(diǎn),下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動(dòng)N,在白紙上記錄下N的軌跡。重復(fù)上述過(guò)程,再次記錄下N的軌跡。 兩次實(shí)驗(yàn)記錄的軌跡如圖所示。過(guò)O點(diǎn)作一條直線與軌跡交于a、b兩點(diǎn),則實(shí)驗(yàn)中橡皮筋分別被拉伸到a和b時(shí)所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為___________。 (3)根據(jù)(2)中的實(shí)驗(yàn),可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有(　　)(填寫選項(xiàng)前的字母) A.橡皮筋的長(zhǎng)度與受到的拉力成正比 B.兩次受到的拉力相同時(shí),橡皮筋第2次的長(zhǎng)度較長(zhǎng) C.兩次被拉伸到相同長(zhǎng)度時(shí),橡皮筋第2次受到的拉力較大 D.兩次受到的拉力相同時(shí),拉力越大,橡皮筋兩次的長(zhǎng)度之差越大 (4)根據(jù)小明的上述實(shí)驗(yàn)探究,請(qǐng)對(duì)驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)提出兩點(diǎn)注意事項(xiàng)。 【解析】(1)用直尺作出如圖所示的力的示意圖,得到F合=4.6～4.9N都算對(duì)。(2)根據(jù)力的平衡F=mgtanθ,所以Fa=Fb,θ為橡皮筋被拉伸的方向與豎直方向的夾角。(3)選B、D。根據(jù)題圖,兩次受到的拉力相同時(shí),橡皮筋第2次的長(zhǎng)度較長(zhǎng),B項(xiàng)正確;根據(jù)題圖,兩次被拉伸到相同長(zhǎng)度時(shí),即Oa=Ob′,根據(jù)F=mgtanθ,橡皮筋第2次受到的拉力較小,C項(xiàng)錯(cuò)誤;從題圖可以看出,兩次受到的拉力相同時(shí),拉力越大,橡皮筋兩次的長(zhǎng)度之差越大,D正確,A錯(cuò)誤。(4)橡皮筋拉伸不宜過(guò)長(zhǎng);選用新橡皮筋。(或拉力不宜過(guò)大;選用彈性好的橡皮筋;換用彈性好的彈簧) 答案:(1)見(jiàn)解析圖　(2)Fa=Fb　(3)B、D　(4)橡皮筋拉伸不宜過(guò)長(zhǎng);選用新橡皮筋。(或拉力不宜過(guò)大;選用彈性好的橡皮筋;換用彈性好的彈簧)