2024-2025学年高中物理实验4互成角度的两个共点力的合成课后提升训练含解析沪科版必修1

PAGE6-试验:互成角度的两个共点力的合成一、选择题1.在“验证力的平行四边形定则”的试验中,某同学第一步用一个弹簧测力计钩住细绳套拉橡皮条,使结点到达某一位置O;其次步用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套互成角度地拉橡皮条,使结点到达同一位置O。其次步中必需记录的是()A.两细绳的长度和两细绳的方向B.橡皮条伸长的长度和两细绳的方向C.两弹簧测力计的读数和橡皮条伸长的长度D.两细绳套的方向和两弹簧测力计的读数解析:力的合成与分解都要满意平行四边形定则,因此必需知道力的大小和方向,才能作出力的平行四边形,A、B、C错误,D正确。答案:D2.(多选)下面列出的措施中,哪些是有利于改进本节试验以减小误差的()A.橡皮条弹性要好,拉到O点时拉力适当大些B.两个分力F1和F2间的夹角要尽量大些C.拉橡皮条时,橡皮条、细绳和弹簧测力计平行贴近木板面D.拉橡皮条的绳要细,而且要稍长一些解析:拉力“适当”大些能减小误差;而夹角“尽量”大些,则使作图误差变大,A正确,B错误;橡皮条等贴近木板,目的是使拉线水平;绳细且稍长便于确定力的方向,所以选项C、D正确。答案:ACD3.在做“互成角度的两个共点力的合成”的试验中,只用一个测力计也可以完成这个试验,下面的几个用单个测力计完成试验的说法中,正确的是()A.把两条细线中的一条与测力计连接,然后同时拉这两条细线,使橡皮筋一端伸长到O点位置,读出测力计的示数F1的值B.把两条细线中的一条与测力计连接,然后同时拉动这两条细线,使橡皮筋一端伸长到O点,读出测力计的示数F1;放回橡皮筋,再将测力计连接到另一条细线上,再同时拉这两条细线,使橡皮筋再伸长到O点,读出测力计的示数F2C.用测力计连接一条细线拉橡皮筋,使它的一端伸长到O点,读出F1;再换另一条细线与测力计连接拉橡皮筋,使它的一端仍旧伸长到O点,读出F2D.把两根细线中的一条细线与测力计连接,然后同时拉这两条细线,使橡皮筋的一端伸长到O点,登记两条细线的方向及测力计的示数F1;放回橡皮筋后,将测力计连接到另一条细线上,再同时拉这两条细线,使橡皮筋一端伸长到O点,并使两条细线位于记录下来的方向上,读出测力计的读数为F2解析:用一个测力计完成共点力合成的试验与用两个测力计完成基本步骤相同,但必需保证效果相同,同时能完整地作出平行四边形进行比较。答案:D4.如图所示,橡皮筋的一端固定在A点,另一端被两个测力计拉到O点,两个测力计读数分别为F1和F2,细绳方向与OA直线延长线的夹角分别为α和β,如图所示,以下说法正确的是()A.O点位置不变,合力不变B.用平行四边形定则求得的合力F肯定沿OA直线方向C.若不变更O和α,F1增大,F2必减小D.合力F必大于F1或F2解析:每次保证O点位置不变即合力不变,才能比较,选项A对;由于有误差,所以用平行四边形定则所求合力F不肯定沿OA方向,可能略有偏差,故选项B错;若α不变,F1增大时,F2不肯定减小,选项C错;一个分力的大小与合力无必定关系,选项D错。答案:A二、非选择题5.某同学在家中尝试验证平行四边形定则,他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子,设计了如下试验:将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上,另一端与第三条橡皮筋连接,结点为O,将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物。(1)为完成该试验,下述操作中必需的是。

A.测量细绳的长度B.测量橡皮筋的原长C.测量悬挂重物后橡皮筋的长度D.记录悬挂重物后结点O的位置(2)钉子位置固定,欲利用现有器材,变更条件再次验证,可采纳的方法是。

解析:本题中结点O受三个力的作用,其中两个力的合力与第三个力等大、反向,故先测出各个力的大小和方向,然后以结点O为起点作出各力的图示,以两边为邻边作出平行四边形,假如在误差允许的范围内平行四边形的对角线与第三个力等大反向,即可验证。为测量各力的大小须要记录橡皮筋的原长、悬挂重物后的长度以及记录悬挂重物后O点的位置,故应选B、C、D。可以通过变更小重物变更各力的大小和方向。答案:(1)BCD(2)更换不同的小重物6.导学号63994098在求力的合成时,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳套的两根细绳。试验时,须要两次拉伸橡皮条,一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条,另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条。(1)试验对两次拉伸橡皮条的要求中,下列哪些说法是正确的(填字母代号)。

A.将橡皮条拉伸相同长度即可B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度C.将弹簧测力计都拉伸到相同刻度D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置(2)同学们在操作过程中有如下争论,其中对减小试验误差有益的说法是(填字母代号)。

A.两细绳必需等长B.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行C.用两个弹簧测力计同时拉细绳时两个弹簧测力计示数之差应尽可能大D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些解析:(1)本试验利用等效法:使一个力F'的作用效果和两个力F1、F2的共同作用效果相同,都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点。这要求将橡皮条和绳的结点拉到相同位置,即将橡皮条沿相同方向拉到相同长度,故B、D正确;A、C都未限制方向,无法保证效果相同。(2)若验证一个力F'是否为力F1和F2的合力时,必需作出各力的图示,则应记录力的三要素:作用点、大小、方向。细绳套应适当长一些,标记同一细绳方向的两点要远些,便于确定力的方向,减小偏差,但两细绳不必等长,故A不正确,D正确;为了避开弹簧测力计的外壳与弹簧测力计的限位卡之间有摩擦,应确保弹簧测力计、细绳、橡皮条都与木板平行,并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上,故B正确;在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下,拉力的数值应尽量大些,以减小相对误差,但没必要使拉力之差尽可能大,故C不正确。答案:(1)BD(2)BD7.“互成角度的共点力的合成”的试验状况如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳。图乙是在白纸上依据试验结果画出的图。(1)图乙中的是力F1和F2的合力的理论值;是力F1和F2的合力的实际测量值。

(2)在试验中,假如保持OC细绳位置不变,变更OB细绳的位置,那么连接OC细绳的测力计的示数肯定会发生变更吗?答:(选填“肯定会”“可能不会”或“肯定不会”)。

解析:(1)合力的理论值指的是依据平行四边形定则作图得到的,其方向沿对角线方向,合力的实际值是由一个测力计测量得到的,其方向与橡皮筋在同始终线上,所以F是力F1和F2的合力的理论值,F'是力F1和F2的合力的实际测量值。(2)OC细绳位置不变,即F2的方向也不变。如图所示,F2的大小可用线段FB、FD、FE的长度来表示,当力F1分别处在不同的位置时,由图可知,连接OC细绳的测力计的示数肯定会发生变更。答案:(1)FF'(2)肯定会8.导学号63994099如图所示,某试验小组同学利用DIS试验装置探讨支架上力的分解。A、B为两个相同的双向力传感器,该型号传感器在受到拉力时读数为正,受到压力时读数为负。A连接质量不计的细绳,可沿固定的板做圆弧形移动。B固定不动,通过光滑铰链连接长0.3m的杆。将细绳连接在杆右端O点构成支架。保持杆在水平方向,按如下步骤操作:①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB=θ②对两个传感器进行调零③用另一根绳在O点悬挂一个钩码,记录两个传感器的读数④取下钩码,移动传感器A变更θ角重复上述试验步骤,得到表格。F1/N1.0010.580…1.002…F2/N-0.868-0.291…0.865…θ30°60°…150°…(1)依据表格,A传感器对应的是表中力(选填“F1”或“F2”)。钩码质量为kg(保留一位有效数字)。

(2)本试验中多次对传感器进行调零,对此操作说明正确的是()A.因为事先遗忘调零B.何时调零对试验结果没有影响C.为了消退横杆自身重力对结果的影响D.可以完全消退试验的误差解析:(1)A传感器中的力均为正值,故A传感器对应的是表中力F1,平衡时,mg=F1sinθ,当θ=30°时,F1=1.001N,可求得m=0.05kg。(2)在挂钩码之前,对传感器进行调零,目的是消退横杆自身重力对结果的影响,故C正确。答案:(1)F10.05(2)C9.导学号63994100某同学用如图所示的试验装置来验证“力的平行四边形定则”,弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。(1)本试验用的弹簧测力计示数的单位为N,图中A的示数为N。

(2)下列不必要的试验要求是。(请填写选项前对应的字母)

A.应测量重物M所受的重力B.弹簧测力计应在运用前校零C.拉线方向应与木板平面平行D.变更拉力,进行多次试验,每次都要使O点静止在同一位置(3)某次试验中,该同学发觉弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,请你提出两个解决方法。解析:(1)依据弹簧测力计的指针位置以及读数规则可知A的示数为3.6N。(2)要验证的关系是A、B两个弹簧测力计的拉力的合力与M的重力等大反向,所