2019年高考物理一轮复习专题05验证力的平行四边形定则含解析.pdf
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1、验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则 【纲要导引】【纲要导引】 验证力的平行四边形定则属于基础实验,难度不大。 【点拨练习】【点拨练习】 1 (2018天津)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,所有器材有: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) 。 具体操作前,同学们提出了如下关于实验操作的建议,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重复实验再次进行验证时,结点 O 的位置可以与前一次不同 C使用测力计时,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
2、皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力 该小组的同学用同一套器材做了四次实验,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,如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是 。 【答案】 (1)BC;(2)B 【解析】 (1) A、 F1、 F2方向间夹角大小适当即可, 不一定要橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上, 故 A 错误; B、合力与分力的关系为等效替代的关系,效果是相同的,所以在同一次实验时,需要让两个力拉橡皮条和 一个力拉橡皮条产生的作用效果相同,则必定结点 O 的位置要相同 ; 而在重复实验再次进行验证时,结点 O 的位置可以与前一
3、次不同。故 B 正确; C、使用测力计时,施力方向应沿测力计轴线,可以减小因摩擦产生的误差 ; 读数时视线应正对测力计刻度, 可以减小偶然误差。故 C 正确; D、用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力不一定必须都小于只用一个测力计时的拉力,故 D 错误; 故选:BC (2)A、为了便于确定拉力的方向,拉橡皮条的细绳要稍长一些,同时在纸上描点时,所描的点不要太靠 近结点,该图中所描的点太靠近结点。故 A 错误; B、该图中所描的点到结点的距离适中,力的大小适中,而且两个力的角度的大小也适中。故 B 正确; C、实验要方便、准确,两分力适当大点,读数时相对误差小,但不宜太大,该图中的读数都太小,故
4、 C 错 误; D、该图中两个分力之间的夹角太小,这样误差容易大,故 D 错误; 故选:B 2 (2017新课标)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴(横轴为 x 轴,纵轴 为 y 轴,最小刻度表示 1mm)的纸贴在桌面上,如图(a)所示。将橡皮筋的一端 Q 固定在 y 轴上的 B 点 (位于图示部分除外) ,另一端 P 位于 y 轴上的 A 点时,橡皮筋处于原长。 (1)用一只测力计将橡皮筋的 P 端沿 y 轴从 A 点拉至坐标原点 O,此时拉力 F 的大小可由测力计读出。测 力计的示数如图(b)所示,F 的大小为 N。 (2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋 P 端回到 A
5、点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将 P 端拉至 O 点, 此时观察到两个拉力分别沿图 (a) 中两条虚线所示的方向, 由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为 F1 4.2N 和 F25.6N。 (i)用 5mm 长度的线段表示 1N 的力,以 O 点为作用点,在图(a)中画出力 F1、F2的图示,然后按平行四 边形定则画出它们的合力 F合; (ii)F合的大小为 N,F合与拉力 F 的夹角的正切值为 。 若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内, 则该实验验证了力的平行四边形定则。 【答案】 (1)4.0;(2)4.0,0.05。 【解析】 (1)弹簧测力计的最小刻度
6、为 0.2N,由图可知,F 的大小为 4.0N。 (2) (i)根据图示法作出力的示意图,根据平行四边形定则得出合力,如图所示。 (ii)用刻度尺量出 F合的线段长为 20mm,所以 F合大小为 4.0N,结合图象根据数学几何关系知,F合与拉 力 F 的夹角的正切值为 0.05。 3 (2018新罗区)某同学在做“验证力的平行四边形定则实验时” ,将橡皮筋改为劲度系数为 400N/m 的轻 质弹簧 AA,将弹簧的一端 A固定在竖直墙面上。不可伸长的细线 OA、OB、OC 分别固定在弹簧的 A 端和 弹簧秤甲、乙的挂钩上,其中 O 为 0A、OB、OC 三段细线的结点,如图 1 所示,在实验过程
7、中,保持弹簧 AA 伸长 1.00cm 不变。 (1)若 OA、OC 间夹角为 90,弹簧秤乙的读数是 N (如图 2 所示) (2)在(1)问中若保持 O 点的位置以及 OA 与 OB 的夹角不变,逐渐增大 OA 与 OC 的夹角,则弹簧秤甲的 读数大小将 , 弹簧秤乙的读数大小将 。(填 “变大” 、 “变小” 、 “不变” 、 “先变大后变小” 、 “先 变小后变大” ) 【答案】 (1)3.00;(2)变小;先变小后变大。 【解析】 (1)由图示弹簧秤可知,其分度值为 0.1N,弹簧秤的读数是 3.00N。 (2)在(1)问中若保持 OA 与 OB 的夹角不变,逐渐增大 OA 与 OC
8、 的夹角,甲、乙两个弹簧秤弹力的合力 不变,如图所示,则可知弹簧秤甲的读数大小逐渐变小,弹簧秤乙的读数大小先变小后变大。 4 (2016浙江) 某同学在 “探究弹簧和弹簧伸长的关系” 的实验中, 测得图中弹簧 OC 的劲度系数为 500N/m 如图 1 所示,用弹簧 OC 和弹簧秤 a、b 做“探究求合力的方法”实验在保持弹簧伸长 1.00cm 不变的条件 下, (1)若弹簧秤 a、b 间夹角为 90,弹簧秤 a 的读数是 N(图 2 中所示) ,则弹簧秤 b 的读数可能为 N (2) 若弹簧秤 a、 b 间夹角大于 90, 保持弹簧秤 a 与弹簧 OC 的夹角不变, 减小弹簧秤 b 与弹簧
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