2024-2025学年新教材高中物理第三章相互作用4.2实验：探究两个互成角度的力的合成课堂检测含解析粤教版必修1

PAGE6-3.4.2试验：探究两个互成角度的力的合成1.在“验证力的平行四边形定则”试验中,某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上,将橡皮条的一端固定在木板上一点,两个细绳套系在橡皮条的另一端。用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套,互成角度地施加拉力,使橡皮条伸长,结点到达纸面上某一位置,如图所示。请将以下的试验操作和处理补充完整:(1)用铅笔描下结点位置,记为O;(2)记录两个弹簧测力计的示数F1和F2,沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点,用刻度尺把相应的点连成线;(3)只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O,记录测力计的示数F3,______________________________________;

(4)依据力的图示要求,作出拉力F1、F2、F3;(5)依据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F;(6)比较________的一样程度,若有较大差异,对其缘由进行分析,并作出相应的改进后再次进行试验。

【解析】(3)用铅笔描出细绳上的几个点,用刻度尺把这些点连成直线(画拉力的方向),目的是得到同两分力产生相同效果的这个力的方向。(6)F与F3作比较,即比较用平行四边形作出的合力和产生相同效果的实际的力是否一样,即可验证力的平行四边形定则的正确性。答案:(3)沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点,用刻度尺把这些点连成直线(6)F与F32.将橡皮筋的一端固定在A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计,沿着两个不同的方向拉弹簧测力计,当橡皮筋的活动端拉到O点时,两根细绳相互垂直,如图甲所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为________N和________N。

(2)在如图乙所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。【解析】(1)弹簧测力计的最小刻度为0.1N,读数时应估读一位,所以读数分别为2.50N(4.00N)和4.00N(2.50N)。(2)取一个小方格的边长表示0.50N,作出两个力及它们的合力如图所示。答案:(1)2.50(4.00)4.00(2.50)(2)见解析【加固训练】(2024·天津高考)某探讨小组做“验证力的平行四边形定则”试验,所用器材有:方木板一块,白纸,量程为5N的弹簧测力计两个,橡皮条(带两个较长的细绳套),刻度尺,图钉(若干个)。(1)详细操作前,同学们提出了如下关于试验操作的建议,其中正确的有_____。

A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B.重复试验再次进行验证时,结点O的位置可以与前一次不同C.运用测力计时,施力方向应沿测力计轴线;读数时视线应正对测力计刻度D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必需都小于只用一个测力计时的拉力(2)该小组的同学用同一套器材做了四次试验,白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点,如图所示。其中对于提高试验精度最有利的是________。

【解析】(1)为了使试验结果更具有普遍性,在试验过程中不应让橡皮条的拉力方向具有特别的角度或位置,A错误;只要这一次试验时用一个力和用两个力拉的效果相同即可,即O点位置相同,不须要再次重复试验时的O点位置必需与前一次相同,B正确;运用测力计时,施力方向应沿测力计轴线;读数时,视线应正对弹簧测力计的刻度,C正确;合力可以大于任一个分力,也可以等于分力,还可以小于任一分力,D错误。(2)A、D试验中选取的力的标度过大,导致画力时,线段太短,不利于试验精确度;B图和C图选用的标度相同,但C中力太小,不利于作平行四边形,故B符合题意。答案:(1)B、C(2)B3.(2024·德州高一检测)某学生试验小组设计了一个“验证力的平行四边形定则”的试验,装置如图甲所示,在竖直放置的木板上部旁边两侧,固定两个力传感器,同一高度放置两个可以移动的定滑轮,两根细绳跨过定滑轮分别与两力传感器连接,在两细绳连接的结点O下方悬挂钩码,力传感器1、2的示数分别为F1、F2,调整两个定滑轮的位置可以变更两细绳间的夹角。试验中运用若干相同的钩码,每个钩码质量均为100g,取g=9.8m/s2。(1)关于试验,下列说法正确的是________。

A.试验起先前,须要调整木板使其位于竖直平面内B.每次试验都必需保证结点位于O点C.试验时须要记录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的方向D.试验时还须要用一个力传感器单独测量悬挂于O点钩码的总重力(2)依据某次试验得到的数据,该同学已经依据力的图示的要求画出了F1、F2,如图乙所示,请你作图得到F1、F2的合力F(只作图,不求大小),并写出该合力不完全竖直的一种可能缘由_________________________________________。

【解析】(1)试验起先前,须要调整木板使其位于竖直平面内,以保证钩码重力等于细绳中的拉力,选项A正确;该装置每次试验不须要保证结点位于O点,选项B错误;试验时须要记录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的方向,选项C正确;悬挂于O点钩码的总重力可以依据钩码的质量得出,不须要力传感器测量,选项D错误。(2)利用平行四边形定则作出F1和F2的合力F,该合力方向不完全在竖直方向的可能缘由是定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等。答案:(1)A、C(2)见解析【加固训练】在“验证力的平行四边形定则”试验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一个弹簧秤。(1)为完成试验,某同学另找来一根弹簧,先测量其劲度系数,得到的试验数据如表:弹力F/N0.501.001.502.002.503.003.50伸长量x/×10-2m0.741.802.803.724.605.586.42依据表中数据在图甲中作出F-x图像并求得该弹簧的劲度系数k=________N/m。

(2)某次试验中,弹簧秤的指针位置如图乙所示,其读数为________N;同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50N,请在虚线框中画出这两个共点力的合力F合。

(3)由图得到F合=________N。

【解析】(1)以水平方向为x轴,竖直方向为F轴,建立直角坐标系,然后描点,选尽可能多的点连成一条线,其图线的斜率即为弹簧的劲度系数k,在直线上任取一点,如(6×10-2,3.2),则k=N