【课时讲练通】高中人教版物理必修一练习：3.实验：验证力的平行四边形定则(课时提升作业)

课时提升作业
实验：验证力的平行四边形定则
(30分钟50分)
1.(8分)(多选)(2015·苏州高一检测)在做“验证力的平行四边形定则”的实验时,橡皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧测力计把小圆环拉到某一确定的点O,以下操作中错误的是( )
A.同一次实验过程中,O点位置允许变动
B.实验中,弹簧测力计必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧测力计刻度
C.实验中,先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程,然后只需调整另一个弹簧测力计拉力的大小和方向,把小圆环拉到O点
D.实验中,把小圆环拉到O点时,两个弹簧测力计之间的夹角应取90°,以便于算出合力大小
【解析】选A、C、D。

本实验的注意事项中有严格的要求,O点不允许随便移动,A错误;一个弹簧测力计达到最大量程,再通过另一个弹簧测力计拉橡皮条到O点时,前一个弹簧测力计可能超过最大量程,造成损坏或读数不准,C错误;合力是通过作平行四边形求出的,而不是计算出来的,故D错误;只有B项是符合实验要求的。

【补偿训练】“验证力的平行四边形定则”的实验原理是等效原理,其等效性是指( )
A.使两分力与合力满足平行四边形定则
B.使两次橡皮筋与细绳套的结点都与某点O重合
C.使两次橡皮筋伸长的长度相等
D.使弹簧测力计在两种情况下发生相同的形变
【解析】选B。

合力与分力是等效替代关系,作用效果相同,在实验中是指橡皮筋的伸长量相同并且伸长到同一位置,选项B正确。

2.(8分)某同学想在家里做实验验证力的平行四边形定则。

他从学校的实验室里借来两个弹簧测力计,按如下步骤进行实验。

A.在墙上贴一张白纸用来记录弹簧测力计弹力的大小和方向
B.在一个弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯,记下静止时弹簧测力计的读数F
C.将一根大约30 cm长的细线从杯带中穿过,再将细线两端分别拴在两个弹簧测力计的挂钩上。

在靠近白纸处用手对称地拉开细线,使两个弹簧测力计的示数相等,在白纸上记下细线的方向,弹簧测力计的示数如图甲所示
D.在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示,如图乙所示,根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F′
(1)在步骤C中,弹簧测力计的读数为N。

(2)在步骤D中,合力F′= N。

(3)若 ,就可以验证力的平行四边形定则。

【解析】(1)弹簧测力计读数时需要估读,最终的读数要以有效数字的形式给出,根据图甲弹簧测力计指针的位置,可读出力的大小为3.00N。

(2)根据力的大小可以用线段的长度来表示,利用刻度尺和三角板在图乙上由已知的两个力作出平行四边形,如图所示,测量出平行四边形的对角线的长度,与标度1N的长度进行比较,可求出F′的大小为(5.2±0.2)N。

(3)若F′在竖直方向且数值与F近似相等,则在实验误差允许的范围内可以验证力的平行四边形定则。

答案：(1)3.00 (2)5.2±0.2
(3)F′在竖直方向且数值与F近似相等
3.(10分)(2015·沈阳高一检测)在“验证力的平行四边形定则”实验中,某同学的实验过程如乙图所示,甲、丙两图为两个弹簧测力计的放大图片：
(1)读出两弹簧测力计的读数F1= N,F2= N。

(2)画出两力的图示,再利用平行四边形定则画出合力的图示(选1cm 为1 N)。

(3)由合力的图示可得合力的大小约为N。

【解析】(1)甲弹簧测力计的读数为F1=2.50N,丙弹簧测力计的读数为F2=2.00N。

(2)
(3)由合力的图示可得合力的大小约为3.20N。

答案：(1)2.50 2.00 (2)见解析(3)3.20
4.(12分)小明通过实验探究求合力的方法。

(1)实验所用的一只弹簧测力计如甲图所示,在用它测力前应对它进行的操作是。

(2)在测出F1、F2和对应的合力F后,他在纸上画出了F1、F2的图示,如乙图所示。

请你帮助他在图中画出合力F的图示(测得F=4.9N,图中a、b为记录F方向的两点)。

(3)小明用虚线把F的箭头末端分别与F1、F2的箭头末端连接起来;观察图形后,他觉得所画的图形很像平行四边形。

至此,为正确得出求合力的一般方法,你认为小明接下来应该做些什么(写出两点即可)?
①。

②。

【解析】(1)调零
(2)
(3)①验证所画四边形十分接近于平行四边形;
②提出求合力方法的猜想;
③改变F1、F2的大小和方向,重复上述实验,验证猜想;
④与同学交流讨论实验结果,得出结论。

答案：见解析
5.(12分)(2015·泰州高一检测)图甲为“探究求合力的方法”的实验装置。

(1)(多选)下列说法中正确的是
A.在测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中,橡皮条结点O的位置不能变化
B.弹簧测力计拉细线时,拉力方向必须竖直向下
C.F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程
D.为减小测量误差,F1、F2方向间夹角应为90°
(2)弹簧测力计的指针如图乙所示,由图可知拉力的大小为N。

【解析】(1)在同一组数据中,只有当橡皮条节点O的位置不发生变化时,两个力的作用效果和一个力的作用效果才相同,才可以验证平行四边形定则,故A正确;弹簧测力计拉细线时,方向不一定向下,只要把O点拉到同一位置即可,故B错误;根据弹簧测力计的使用原则可知,
在测力时不能超过弹簧测力计的量程,故C正确;F1、F2方向间夹角为90°,并不能减小误差,故D错误。

(2)弹簧测力计的指针指示要估读到下一位,故拉力F的大小为4.00N。

答案：(1)A、C(2)4.00
【补偿训练】在“探究求合力的方法”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧测力计。

(1)为完成实验,某同学另找来一根弹簧,先测量其劲度系数,得到的实验数据如表：
用作图法求得该弹簧的劲度系数k= N/m。

(2)某次实验中,弹簧测力计的指针位置如图所示,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,请在图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)根据表中数据描点,得到一条过原点的直线,如图所示,直线的斜率即为弹簧的劲度系数,则
k==N/m=53N/m。

(2)读出弹簧测力计的读数为2.10N。

以O为顶点,画出两绳套方向就是两拉力方向,再确定并画好力的标度,画出两拉力的图示,以两拉力为邻边作出平行四边形,画出平行四边形的对角线,即合力F合,如图所示。

(3)用刻度尺量出合力的长度,根据确定的标度算出合力的大小。

答案：(1)53(说明：±2内均可)
(2)2.10(说明：有效数字位数正确,±0.02内均可) 图见解析
(3)3.3(说明：±0.2内均可)
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