（名師導(dǎo)學(xué)）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第二章 第5節(jié) 實驗：驗證力的平行四邊形定則教學(xué)案 新人教版

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1、第5節(jié)　實驗：驗證力的平行四邊形定則 探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系 夯實基礎(chǔ)　【p32】 一、驗證力的平行四邊形定則 1．實驗?zāi)康? 驗證互成角度的兩個力合成時的平行四邊形定則． 2．實驗原理 等效法：使一個力F′的作用效果和兩個力F1、F2的作用效果相同，就是__讓同一條一端固定的橡皮條伸長到同一點__，所以這一個力F′就是兩個力F1和F2的合力，作出F′的圖示，再根據(jù)__平行四邊形定則__作出力F1和F2的合力F的圖示，比較F和F′的大小和方向是否都相同． 3．實驗器材 方木板，白紙，彈簧測力計(兩只)，__橡皮條(一條)__，細(xì)繩套(兩個)，三角板，刻度尺，圖釘(幾個)

2、． 4．實驗步驟 (1)用圖釘把白紙釘在水平桌面的方木板上． (2)用圖釘把橡皮條的一端固定在A點，橡皮條的另一端拴上兩個細(xì)繩套． (3)用兩只彈簧測力計分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長到某一位置O，如圖所示，記錄__兩彈簧測力計的讀數(shù)__，用鉛筆描下__O點的位置__及此時兩__細(xì)繩的方向__． (4)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點O沿兩條細(xì)繩方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測力計的讀數(shù)F1和F2的圖示，并以__F1和F2為鄰邊__用刻度尺作平行四邊形，過__O點__畫平行四邊形的對角線，此對角線即為合力F的圖示． (5)只用一只彈簧測力計通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點

3、拉到同樣的位置O，記下__彈簧測力計的讀數(shù)__和__細(xì)繩的方向__，用刻度尺從O點按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出這只彈簧測力計的拉力F′的圖示． (6)比較一下，力F′與用平行四邊形定則求出的合力F在大小和方向上是否相同． (7)改變兩個力F1與F2的大小和夾角，再重復(fù)實驗兩次． 二、探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系 1．實驗?zāi)康? 知道彈力與彈簧伸長量的定量關(guān)系，學(xué)會利用列表法、圖象法、函數(shù)法處理實驗數(shù)據(jù)． 2．實驗原理 彈簧受力會發(fā)生形變，形變的大小與受到的外力有關(guān)，沿彈簧軸線的方向拉彈簧，當(dāng)形變穩(wěn)定時，彈簧產(chǎn)生的彈力與使它發(fā)生形變的拉力在數(shù)值上是__相等的__，用懸掛法測量彈簧的彈力

4、，運用的正是彈簧的彈力與掛在彈簧下面的砝碼的重力__相等__．彈簧的長度可用刻度尺直接測出，伸長量可以由__拉長后的長度減去彈簧原來的長度__進(jìn)行計算．這樣就可以研究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系． 3．實驗器材 彈簧、毫米刻度尺、鐵架臺、鉤碼若干、__坐標(biāo)紙__． 4．實驗步驟 (1)將彈簧的一端掛在鐵架臺上，讓其自然下垂，用刻度尺測出彈簧__自然伸長狀態(tài)時的長度L0__，即原長． (2)如圖所示，將已知質(zhì)量的鉤碼掛在彈簧的下端，在平衡時測量__彈簧的總長__并計算__鉤碼的重力__，填寫在記錄表格里. 1 2 3 4 5 6 7 F/N

5、 L/cm x/cm (3)改變所掛鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)前面的實驗過程多次． (4)以彈力F(大小等于__所掛鉤碼的重力__)為縱坐標(biāo)，以__彈簧的伸長量x__為橫坐標(biāo)，用描點法作圖．根據(jù)點的分布情況和走向，作出一條直線，讓盡可能多的點在這條直線上，其他點均勻分布在直線兩旁，得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線． (5)以__彈簧的伸長量__為自變量，寫出曲線所代表的函數(shù)．首先嘗試一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù)． (6)得出彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系，解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義． 　　　　　　　　　　　　　

6、　　　　　 ?！　　緋33】 考點突破　　 例1用如圖所示的實驗裝置來驗證“力的平行四邊形定則”．彈簧測力計A掛于固定點P，下端用細(xì)線掛一重物M.彈簧測力計B的一端用細(xì)線系于O點，手持另一端向左拉，使結(jié)點O靜止在某位置．分別讀出彈簧測力計A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點的位置和拉線的方向． (1)本實驗用的彈簧測力計示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為______ N； (2)為了準(zhǔn)確完成實驗，下列不必要的實驗要求是____(請?zhí)顚戇x項前對應(yīng)的字母)； A．應(yīng)測量重物M所受的重力 B．彈簧測力計應(yīng)在使用前校零 C．拉線方向應(yīng)與木板平面平行 D．改變拉力，進(jìn)行多

7、次實驗，每次都要使O點靜止在同一位置 (3)某次實驗中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程，請你提出兩個解決辦法． ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________. 【解析】(1)由圖示可知，彈簧測力計分度值為0.2 N，其示數(shù)為3.60 N； (2)實驗通過作出三個力的圖示，來驗證“力的平行四邊形定則”，因此重物的重力必須要知道，

8、A正確；彈簧測力計是測出力的大小，所以要準(zhǔn)確必須在測量之前校零，B正確；為了防止出現(xiàn)豎直方向上的分力，拉線方向應(yīng)與木板平面平行，C正確；由于本實驗中物體的重力一定，因此兩彈簧秤的拉力的合力大小方向均是一定的，所以不需要再讓結(jié)點每次靜止在同一位置，D錯誤． (3)當(dāng)彈簧測力計A超出其量程，則說明彈簧測力計B與重物這兩根細(xì)線的力的合力已偏大．又由于掛重物的細(xì)線力的方向已確定，所以要么減小重物的重量，要么改變彈簧測力計B拉細(xì)線的方向，或改變彈簧測力計B拉力的大小，從而使測力計A不超出量程． 【答案】(1)3.60　(2)D　(3)①答案合理即可?、诖鸢负侠砑纯? 【小結(jié)】“驗證力的平行四邊形定則

9、”實驗注意事項： 1．同一實驗中的兩只彈簧測力計的選取方法是：將兩只彈簧測力計調(diào)零后互鉤對拉，若兩只彈簧測力計在對拉過程中讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不同應(yīng)調(diào)整或另換，直至相同為止． 2．在同一次實驗中，使橡皮條拉長時的結(jié)點O位置一定要相同． 3．用兩只彈簧測力計鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時，夾角不宜太大也不宜太小，在60°～100°之間為宜． 4．讀數(shù)時應(yīng)注意使彈簧測力計與木板平行，并使細(xì)繩套與彈簧測力計的軸線在同一條直線上，避免彈簧測力計的外殼與彈簧測力計的限位卡之間有摩擦．讀數(shù)時眼睛要正視彈簧測力計的刻度，在合力不超過量程及橡皮條彈性限度的前提下，拉力的數(shù)值盡量大些． 5．細(xì)繩套應(yīng)

10、適當(dāng)長一些，便于確定力的方向．不要直接沿細(xì)繩套的方向畫直線，應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個點，去掉細(xì)繩套后，再將所標(biāo)點與O點連接，即可確定力的方向． 6．在同一次實驗中，畫力的圖示所選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度，使所作力的圖示稍大一些． 例2某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗，設(shè)計了如下圖(a)所示的實驗裝置．他先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，然后在彈簧下端依次掛1、2、3、4、5個鉤碼，待靜止時，測出彈簧相應(yīng)的總長度．每只鉤碼的質(zhì)量都是10 g．實驗數(shù)據(jù)見下表．(彈力始終未超過彈性限度，g取10 N/kg) 鉤碼質(zhì)量/g 0 10 20 30 40 50 彈

11、簧總長度/m 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50 彈力大小/N 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 (1)試根據(jù)這些實驗數(shù)據(jù)，在給定的如圖(b)所示的坐標(biāo)紙上，作出彈簧彈力大小F跟彈簧總長度l之間的函數(shù)關(guān)系圖象． (2)圖象跟坐標(biāo)軸交點的物理意義是________．該彈簧的勁度系數(shù)k是________ N/m. 【解析】(1)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描出的點，基本上在同一條直線上．可以判定F和l間是一次函數(shù)關(guān)系．畫一條直線，使盡可能多的點落在這條直線上，不在直線上的點均勻地分布在直線兩側(cè)． (2)該圖線跟橫軸交點的橫坐標(biāo)表

12、示彈力為零時彈簧的長度，即為彈簧的自由長度．圖象的斜率大小等于彈簧的勁度系數(shù)，注意單位要化成國際單位，因此根據(jù)圖象求出彈簧勁度系數(shù)為：k＝20 N/m. 【答案】(1)見解析　(2)表示彈簧原長　20 【小結(jié)】“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”實驗注意事項： 1．所掛鉤碼不要過重，以免彈簧被過分拉伸而超出它的彈性限度，要注意觀察，適可而止． 2．每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些，從而使坐標(biāo)上描的點的間距盡可能大，這樣作出的圖線更精確． 3．測彈簧長度時，一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量，以免增大誤差． 4．描點畫線時，所描的點不一定都落在一條直線上，但應(yīng)注意一定要使各點均勻分布在

13、直線的兩側(cè)． 5．記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位． 針對訓(xùn)練　 1．(1)在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”實驗中，以下說法正確的是(B) A．彈簧被拉伸時，能超出它的彈性限度 B．用懸掛砝碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài) C．用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量 D．用幾個不同的彈簧，分別測出幾組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相等 (2)某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長L0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上砝碼后測出彈簧伸長后的長度L，把(L－L0)作為彈簧的伸長量

14、x，這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是下圖所示圖象中的(C) 【解析】(1)彈簧被拉伸時，不能超出它的彈性限度，否則彈簧會損壞，故A錯誤．用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，要保證彈簧位于豎直位置，使鉤碼的重力等于彈簧的彈力，要待鉤碼平衡時再讀數(shù)，故B正確．彈簧的長度不等于彈簧的伸長量，故C錯誤．拉力與伸長量之比是勁度系數(shù)，由彈簧決定，同一彈簧的勁度系數(shù)是不變的，不同的彈簧的勁度系數(shù)不一定相同，故D錯誤．故選B. (2)實驗中用橫軸表示彈簧的伸長量x，縱軸表示彈簧的拉力F(即所掛重物的重力大小)，由F＝kx可知，圖象過原點，故A錯誤；圖中當(dāng)x＝0時，彈簧有彈力，故B錯誤

15、；當(dāng)豎直懸掛時，由于自身重力的影響彈簧會有一段伸長量，但此時所掛重物的重力為0 N(即：F＝0 N)，故C正確；因為在彈簧的彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長量與其所受的拉力成正比，圖象應(yīng)為直線，故D錯誤．故選C. 2．在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，某同學(xué)的實驗情況如圖所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點，OB和OC為細(xì)繩． (1)本實驗中，下列選項中可以減小實驗誤差的是__BD__． A．細(xì)繩OB和OC間的夾角盡量小些 B．兩彈簧秤讀數(shù)的差值要適當(dāng)小些 C．拉橡皮筋的細(xì)繩要稍短一些 D．實驗中，彈簧秤必須與木板平行，讀數(shù)時視線要與彈簧秤刻度盤垂直 (2)為了完

16、成實驗，在用兩個完全相同的彈簧秤成一定角度拉橡皮筋時，必須記錄的有__AC__． A．兩細(xì)繩的方向 B．橡皮筋的原長 C．兩彈簧秤的示數(shù) (3)實驗中，若將OB換成橡皮筋，對實驗驗證__不會__發(fā)生影響．(選填“會”或“不會”) 【解析】(1)根據(jù)平行四邊形定則可知兩繩夾角太小將會導(dǎo)致合力過大，若用一個彈簧測力計拉時可能超過量程，故夾角不能太小或太大，適當(dāng)即可，A錯誤；兩彈簧秤讀數(shù)的差值要適當(dāng)小些，保持它們都在精確讀數(shù)的指針范圍內(nèi)，B正確；對拉橡皮筋的細(xì)繩要盡量長些，可以準(zhǔn)確記錄力的方向，C錯誤；實驗中，彈簧秤必須與木板平行，讀數(shù)時視線要與彈簧秤刻度盤垂直，D正確． (2)為了完成

17、實驗，在用兩個完全相同的彈簧秤成一定角度拉橡皮筋時，必須記錄兩個拉力的方向和大小，故本小題選AC. (3)將細(xì)繩OB換成橡皮筋，產(chǎn)生的力學(xué)效果是相同的，故對實驗的驗證不會產(chǎn)生影響． ?！　　緋34】 考點突破　　 例3小明通過實驗“驗證力的平行四邊形定則”． (1)實驗記錄紙如圖甲所示，O點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置，兩彈簧測力計共同作用時，拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點；一個彈簧測力計拉橡皮筋時，拉力F3的方向過P3點．三個力的大小分別為：F1＝3.30 N、F2＝3.85 N和F3＝4.25 N．請根據(jù)圖中給出的標(biāo)度作圖求出F1和F2的合力． (2)仔細(xì)分析實驗，

18、小明懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響實驗結(jié)果．他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同，于是進(jìn)一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響． 實驗裝置如圖乙所示，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，下端N掛一重物．用與白紙平行的水平力緩慢地移動N，在白紙上記錄下N的軌跡．重復(fù)上述過程，再次記錄下N的軌跡． 乙 丙 兩次實驗記錄的軌跡如圖丙所示．過O點作一條直線與軌跡交于a、b兩點，則實驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受水平力Fa、Fb的大小關(guān)系為________． (3)根據(jù)(2)中的實驗，可以得出的實驗結(jié)果有_______

19、_．(填寫選項前的字母) A．橡皮筋的長度與受到的拉力成正比 B．兩次受到的拉力相同時，橡皮筋第2次的長度較長 C．兩次被拉伸到相同長度時，橡皮筋第2次受到的拉力較大 D．兩次受到的拉力相同時，拉力越大，橡皮筋兩次的長度之差越大 (4)根據(jù)小明的上述實驗探究，請對驗證力的平行四邊形定則實驗提出兩點注意事項． ________________________________________________________________________ _________________________________________________________________

20、_______ 【解析】根據(jù)力的合成法則及平衡條件解題． (1)作出的圖示如圖所示． (2)重物受力情況如圖所示，由于重力不變，兩次實驗時，橡皮筋彈力T的方向相同，故水平拉力F大小相等，即Fa＝Fb. (3)根據(jù)題圖丙可知，選項B、D正確，選項A、C錯誤． (4)橡皮筋拉伸不宜過長，選用新橡皮筋等可減小誤差． 【答案】(1)如圖所示(F合＝4.60～4.90 N都算對) (2)Fa＝Fb　(3)BD (4)橡皮筋拉伸不宜過長；選用新橡皮筋(或：拉力不宜過大；選用彈性好的橡皮筋；換用彈性好的彈簧) 針對訓(xùn)練　 3．在“互成角度的兩個力的合成”實驗中，用兩個彈簧測力計分

21、別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使它伸長到某一位置O點，為了確定兩個分力的大小和方向，這一步操作中： (1)必須記錄的是(BD) A．橡皮條固定端的位置 B．描下O點位置和兩條細(xì)繩套的方向 C．橡皮條伸長后的總長度 D．兩個彈簧測力計的讀數(shù) (2)做實驗時，根據(jù)測量結(jié)果在白紙上畫出如圖所示的圖，其中O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點．圖中的__F__是F1和F2的合力的理論值；__F′__是F1和F2的合力的實際測量值． (3)如圖所示，用a、b彈簧測力計拉橡皮條使結(jié)點到O點，當(dāng)保持彈簧測力計a的示數(shù)不變，而在角α逐漸減小到0°的過程中，要使結(jié)點始終在O點，可以(BC) A．增大

22、b的示數(shù)，減小β角度 B．減小b的示數(shù)，增大β角度 C．減小b的示數(shù)，先增大β角度，后減小β角度 D．增大b的示數(shù)，先減小β角度，后增大β角度 【解析】(1)該實驗的實驗?zāi)康氖球炞C力的平行四邊形定則，要根據(jù)兩個彈簧測力計拉橡皮筋時兩個拉力的大小和方向作出平行四邊形求出其合力大小，然后與一個彈簧測力計拉橡皮筋時的拉力大小進(jìn)行比較，最后得出結(jié)論，故需要記錄的是兩彈力的大小和方向，故A、C錯誤，B、D正確． (2)本實驗采用了“等效替代法”，F(xiàn)1與F2的合力的實際值為一個彈簧測力計拉繩套時的彈簧的彈力大小和方向，而理論值是通過平行四邊形定則得到的值．所以F是F1和F2的合力的理論值，F(xiàn)′是

23、F1和F2的合力的實際測量值． (3)由題意可知：保持O點位置不動，即合力大小方向不變，彈簧測力計a的讀數(shù)不變，因此根據(jù)要求作出力的平行四邊形定則，畫出受力分析圖如下： 第一種情況，原來α、β的值較小． 所以由圖可知α角逐漸變小時，b的示數(shù)減小，同時β角減小， 第二種情況，原來α、β值較大． 由圖可以看出α角逐漸變小時，b的示數(shù)減小，同時β角增大． 或者 由圖可以看出α角逐漸變小時，b的示數(shù)減小，同時β角先增大后減小．故B、C正確；A、D錯誤． ?！　　緋35】 考點突破　　 例4一同學(xué)用電子秤、水壺、細(xì)線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中驗證力的平行四邊形定

24、則． (1)如圖(a)，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，記下水壺______時電子秤的示數(shù)F； (2)如圖(b)，將三細(xì)線L1、L2、L3的一端打結(jié)，另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺杯帶上．水平拉開細(xì)線L1，在白紙上記下結(jié)點O的位置、__________和電子秤的示數(shù)F1； (3)如圖(c)，將另一顆墻釘B釘在與O同一水平線上，并將L1拴在其上．手握電子秤沿著(b)中L2的方向拉開細(xì)線L2，使____________和三根細(xì)線的方向與(b)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2； (4)在白紙上按一定標(biāo)度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示，根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′

25、的圖示，若________________________，則平行四邊形定則得到驗證． 【解析】(1)要測量裝滿水的水壺的重力，則記下水壺靜止時電子秤的示數(shù)F； (2)要畫出平行四邊形，則需要記錄分力的大小和方向，所以在白紙上記下結(jié)點O的位置的同時也要記錄三細(xì)線的方向以及電子秤的示數(shù)F1； (3)已經(jīng)記錄了一個分力的大小，還要記錄另一個分力的大小，則結(jié)點O點位置不能變化，力的方向也都不能變化，所以應(yīng)使結(jié)點O的位置和三根細(xì)線的方向與(b)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2； (4)根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若F和F′在誤差范圍內(nèi)重合，則平行四邊形定則得到驗證． 【答案

26、】靜止(或穩(wěn)定、平衡、不動)　三細(xì)線的方向　結(jié)點O的位置　F′與F的圖示重合(或基本重合) 針對訓(xùn)練　 4．將兩根自然長度相同、勁度系數(shù)不同、粗細(xì)也不同的彈簧套在一起，看做一根新彈簧，設(shè)原粗彈簧(記為A)勁度系數(shù)為k1，原細(xì)彈簧(記為B)勁度系數(shù)為k2、套成的新彈簧(記為C)勁度系數(shù)為k3.關(guān)于k1、k2、k3的大小關(guān)系，同學(xué)們做出了如下猜想： 甲同學(xué)：和電阻并聯(lián)相似，可能是＝＋ 乙同學(xué)：和電阻串聯(lián)相似，可能是k3＝k1＋k2 丙同學(xué)：可能是k3＝ (1)為了驗證猜想，同學(xué)們設(shè)計了相應(yīng)的實驗(裝置見圖甲)． (2)簡要實驗步驟如下，請完成相應(yīng)填空． a．將彈簧A懸掛在鐵架臺

27、上，用刻度尺測量彈簧A的自然長度L0； b．在彈簧A的下端掛上鉤碼，記下鉤碼的個數(shù)n、每個鉤碼的質(zhì)量m和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮，并用刻度尺測量彈簧的長度L1； c．由F＝__nmg__計算彈簧的彈力，由x＝L1－L0計算彈簧的伸長量，由k＝計算彈簧的勁度系數(shù)； d．改變__鉤碼的個數(shù)__，重復(fù)實驗步驟b、c，并求出彈簧A的勁度系數(shù)的平均值k1； e．僅將彈簧分別換為B、C，重復(fù)上述操作步驟，求出彈簧B、C的勁度系數(shù)； (3)圖乙是實驗得到的圖線，由此可以判斷__乙__同學(xué)的猜想正確． 【解析】(2)彈簧的彈力等于n個鉤碼的重力nmg，多次測量求平均值可以減小誤差，所以實驗中需要改變

28、鉤碼的個數(shù)以改變彈簧彈力． (3)由圖可知，相同伸長量時：FC＝FA＋FB，由胡克定律可得，k3x＝k1x＋k2x，所以乙同學(xué)的猜想是正確的． 考 點 集 訓(xùn)　【p272】 1．某興趣小組在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗時使用了如圖甲所示的裝置．先通過一根懸掛鉤碼的細(xì)線跨過定滑輪的方法牽引彈簧，使彈簧由O點伸長至某個位置O′點，做好相關(guān)記錄；再換用兩根懸掛鉤碼的細(xì)線跨過定滑輪來牽引彈簧，使彈簧伸長到同一位置(兩定滑輪的位置可適當(dāng)調(diào)節(jié))，做好相關(guān)記錄．多次改變兩細(xì)線夾角以及所掛鉤碼個數(shù)，重復(fù)實驗．請回答下列問題： (1)本實驗采用的科學(xué)方法是__C__．(選填選項前的字母) A．

29、理想實驗法 B．控制變量法 C．等效替代法 D．建立物理模型法 (2)為了完成實驗，必須記錄的有__ABD__．(選填選項前的字母) A．彈簧右端與滑輪之間的細(xì)線方向 B．所掛鉤碼個數(shù) C．O點的位置 D．O′點的位置 (3)某同學(xué)在紙上已經(jīng)用力的圖示法畫出了某次實驗時的兩個互成角度的已知力F1和F2(如圖乙所示)，請在圖乙中做出F1、F2的合力F. ____ 【解析】(1)合力與分力是等效替代的關(guān)系，所以本實驗采用的等效替代法，故選C. (2)本實驗中一個拉力的作用效果與兩個拉力的作用效果相同，則一個拉力為兩個拉力的合力，需確定出拉力的方向、拉力的大小以及O′點的位置

30、，所以要記錄彈簧右端與滑輪之間的細(xì)線方向、所掛鉤碼的個數(shù)以及O′點的位置，故選A、B、D. (3)根據(jù)平行四邊形定則畫出合力，如圖： 2．彈簧的勁度系數(shù)應(yīng)該只與彈簧本身結(jié)構(gòu)有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，某同學(xué)為了研究這個問題，進(jìn)行了以下的實驗： (1)把勁度系數(shù)為k的輕彈簧懸掛起來，掛上一個較重的砝碼，測出彈簧的伸長量為x. (2)把勁度系數(shù)也為k的完全相同的兩個輕彈簧串聯(lián)在一起懸掛起來，掛上同一個砝碼，測出它們總的伸長量為x1. (3)把三個勁度系數(shù)為k的完全相同的輕彈簧串聯(lián)在一起懸掛起來，再掛上同一個砝碼，測出它們共同的伸長量x2. 根據(jù)以上實驗和胡克定律，如果把實驗步驟(2)、(

31、3)中兩個和三個串聯(lián)在一起的彈簧分別看成一個彈簧，它們的勁度系數(shù)分別為k1、k2，忽略彈簧自身重力產(chǎn)生的影響，且以上實驗不超過彈簧的彈性限度，則k1＝____k，k2＝____k. 根據(jù)以上實驗步驟初步推斷：在其他條件不變的情況下，彈簧的勁度系數(shù)與彈簧的長度應(yīng)成__反比__(填“正比”“反比”或“無關(guān)”)． 【解析】把勁度系數(shù)為k的輕彈簧懸掛起來，掛上一個較重的砝碼，測出彈簧的伸長量為x，則mg＝kx；當(dāng)把勁度系數(shù)也為k的完全相同的兩個輕彈簧串聯(lián)在一起懸掛起來，掛上同一個砝碼，測出它們總的伸長量為x1，則x1＝2x；若把兩個串聯(lián)在一起的彈簧看成一個彈簧，則k1x1＝mg＝kx；解得k1＝k

32、；同理，當(dāng)把勁度系數(shù)也為k的完全相同的三個輕彈簧串聯(lián)在一起懸掛起來，掛上同一個砝碼，測出它們總的伸長量為x2，則x2＝3x；若把三個串聯(lián)在一起的彈簧看成一個彈簧，則k2x2＝mg＝kx；解得k2＝k；根據(jù)以上實驗初步推斷：在其他條件不變的情況下，彈簧的勁度系數(shù)與彈簧的長度應(yīng)成反比． 3．某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置做“探究彈簧彈力大小與其長度的關(guān)系”的實驗．在自由端掛上鉤碼．通過改變鉤碼的質(zhì)量，測得多組鉤碼的質(zhì)量m和對應(yīng)的彈簧長度x，畫出m－x圖線，如乙圖所示．(重力加速度g＝10 m/s2) (1)由乙圖的圖線可得該彈簧的原長x0＝__4__ cm，勁度系數(shù)k＝__50__ N/m.

33、 (2)他又把該彈簧做成一個彈簧測力計，當(dāng)彈簧測力計上的示數(shù)如圖丙所示時，該彈簧的長度x＝__10__ cm. 【解析】(1)乙圖的圖線可得該彈簧的原長x0＝4 m，勁度系數(shù)k＝＝ N/m＝50 N/m. (2)彈簧測力計示數(shù)為3.0 N，則該彈簧的長度x＝＋x0＝ cm＋4 cm＝10 cm. 4．在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中： (1)部分實驗步驟如下，請完成有關(guān)內(nèi)容： A．將一根橡皮條的一端固定在貼有白紙的豎直平整木板上，另一端綁上兩根細(xì)線． B．在其中一根細(xì)線上掛上5個質(zhì)量相等的鉤碼，使橡皮條拉伸，如圖甲所示，記錄：__細(xì)線的方向__、__結(jié)點的位置O__、__鉤碼個數(shù)

34、__． C．將步驟B中的鉤碼取下，分別在兩根細(xì)線上掛上4個和3個質(zhì)量相等的鉤碼，用兩光滑硬棒B、C使兩細(xì)線互成角度．如圖乙所示，小心調(diào)整B、C的位置，使__結(jié)點位置與步驟B中結(jié)點位置重合__，記錄__鉤碼個數(shù)和對應(yīng)的細(xì)線方向__． (2)如果力的平行四邊形定則得到驗證，那么圖乙中＝____． 【解析】(2)設(shè)每個鉤碼的重力為G，依O點水平方向合力為零，有4Gcos α＝3Gcos β，∴＝. 5．在“探究彈力和彈簧長度的關(guān)系”的實驗中，某實驗小組將不同數(shù)量的鉤碼分別掛在豎直彈簧下端，進(jìn)行測量，根據(jù)實驗所測數(shù)據(jù)，利用描點法作出了所掛鉤碼的重力G與彈簧總長l的關(guān)系圖象，如圖所示．根據(jù)圖

35、象回答以下問題． (1)彈簧的原長為__0.1__ m. (2)彈簧的勁度系數(shù)為__50__ N/m. (3)分析圖象，總結(jié)出彈簧彈力F跟彈簧長度l之間的關(guān)系式為__F＝50l－5__． 【解析】(1)根據(jù)平衡條件所持鉤碼的重力G等于彈簧的拉力．根據(jù)胡克定律可知：F＝k(l－l0)，由此可知橫軸截距為l0，故由圖象可知l0＝10 cm； (2)當(dāng)所持鉤碼的重力G為0時，彈簧的拉力也為0，此時彈簧長度即為原長，所以彈簧的原長為10 cm，根據(jù)F＝k(l－l0)可知，圖象的斜率大小等于勁度系數(shù)大小，由圖象求出，勁度系數(shù)為k＝50 N/m； (3)根據(jù)平衡條件所持鉤碼的重力G等于彈簧

36、的拉力即F＝k(l－l0)＝50×(l－0.1)＝50l－5. 6．某同學(xué)嘗試用橡皮筋等器材驗證力的平行四邊形定則，他找到兩條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計了如下實驗：將兩條橡皮筋的一端與細(xì)繩連接，結(jié)點為O，細(xì)繩下掛一重物，兩橡皮筋的另一端也都連有細(xì)繩．實驗時，先將一條橡皮筋的另一端的細(xì)繩固定在墻上的釘子A上，另一條橡皮筋任其下垂，如圖中甲所示；再將另一條橡皮筋的另一端的細(xì)繩固定在墻上的釘子B上，如圖中乙所示． (1)為完成實驗，下述操作中必需的是__bce__． a．兩橡皮筋的另一端連接的細(xì)繩a、b長度要相同 b．要測量

37、橡皮筋的原長 c．要測量圖甲和圖乙中橡皮筋的長度 d．要記錄圖甲中結(jié)點O的位置及過結(jié)點O的豎直方向 e．要記錄圖乙中結(jié)點O′的位置及過結(jié)點O′的豎直方向 (2)對該實驗“兩條相同的橡皮筋”的要求的理解正確的是__c__． a．橡皮筋的材料和原長相同即可 b．橡皮筋的材料和粗細(xì)相同即可 c．橡皮筋的材料、原長和粗細(xì)均要相同 【解析】(1)首先應(yīng)明白該實驗的實驗原理，即用橡皮筋的伸長量來表示彈力的大小，所以實驗中一定要測橡皮筋的長度，而沒必要關(guān)心細(xì)繩a、b的長度，選項b和c中的操作是需要的，為了確保力的合成的等效性，需要記錄題圖乙中結(jié)點O′的位置及過結(jié)點O′的豎直方向，選項e中的操

38、作是必需的． (2)為了能用橡皮筋的伸長量表示彈力大小，滿足F＝kx，應(yīng)讓k值相同，即橡皮筋的材料、粗細(xì)、原長均要相同，選項c正確． 7．如下圖所示，某實驗小組同學(xué)利用DIS實驗裝置研究支架上力的分解，A、B為兩個相同的雙向力傳感器，該型號傳感器在受到拉力時讀數(shù)為正，受到壓力時讀數(shù)為負(fù)．A連接質(zhì)量不計的細(xì)繩，可沿固定的板做圓弧形移動．B固定不動，通過光滑鉸鏈連接長0.3 m的桿．將細(xì)繩連接在桿右端O點構(gòu)成支架．保持桿在水平方向，g取10 m/s2，按如下步驟操作： ①測量繩子與水平桿的夾角∠AOB＝θ； ②對兩個傳感器進(jìn)行調(diào)零； ③用另一根繩在O點懸掛一個鉤碼，記錄兩個傳感器的讀

39、數(shù)； ④取下鉤碼，移動傳感器A改變θ角． 重復(fù)上述實驗步驟，得到表格. F1 1.001 0.580 … 1.002 … F2 －0.868 －0.291 … 0.865 … θ 30° 60° … 150° … (1)根據(jù)表格，A傳感器對應(yīng)的是表中力__F1__(填“F1”或“F2”)．鉤碼質(zhì)量為__0.05__ kg(保留一位有效數(shù)字)． (2)本實驗中多次對傳感器進(jìn)行調(diào)零，對此操作說明正確的是(C) A．因為事先忘記調(diào)零 B．何時調(diào)零對實驗結(jié)果沒有影響 C．為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響 D．可以完全消除實驗的誤差 【解析】(1)由

40、表格數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)1都是正值，傳感器受到的都是拉力，因繩子只能提供拉力，故A傳感器對應(yīng)的是表中力F1.對結(jié)點O受力分析有：F1sin 30°＝mg，解得：m＝0.05 kg； (2)本實驗中多次對傳感器進(jìn)行調(diào)零，為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響，故選C. 8．彈簧的勁度系數(shù)與彈簧的材質(zhì)、彈簧絲的粗細(xì)、彈簧的面積、單位長度內(nèi)的匝數(shù)及彈簧的原長等因素有關(guān)．為了探究彈簧勁度系數(shù)與彈簧原長的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計了如下實驗： (1)實驗器材：鐵架臺、原長約30 cm的輕彈簧一根、質(zhì)量適當(dāng)且相同的鉤碼5個、剪刀一把(用來剪斷彈簧)，除以上器材外，還需要的器材是__刻度尺_(dá)_． (2)簡要實驗步驟如下，請

41、完成相應(yīng)填空． a．將輕彈簧(代號A)懸掛在鐵架臺上，用刻度尺測量彈簧的原長L0； b．在彈簧的下端掛上鉤碼，記下鉤碼的個數(shù)n(n分別取1、2、3、4、5)，并測出鉤碼靜止時__彈簧的長度__，計算出彈簧的伸長量x； c．改變鉤碼個數(shù)，重復(fù)實驗步驟b； d．將彈簧剪斷成長度不同的兩段B和C，測出B和C的原長之比為2∶1，分別用B和C代替A重復(fù)實驗步驟a、b、c. (3)根據(jù)實驗測量的數(shù)據(jù)，以所掛鉤碼個數(shù)n為橫坐標(biāo)、以彈簧伸長量x為縱坐標(biāo)，得到上述A、B、C三個彈簧的x－n的圖線如圖．根據(jù)圖線可得出實驗結(jié)論為__勁度系數(shù)與彈簧原長成反比__． 【解析】(1)本實驗需要測量彈簧

42、原長及受拉力時長度，需要刻度尺．(2)要測量彈簧長度，才能得出其伸長量．(3)由圖可知，在相同拉力作用下，A、B、C三個彈簧的伸長量之比為3∶2∶1，則它們勁度系數(shù)之比為 ∶∶1，由已知條件A、B、C三個彈簧的原長之比為3∶2∶1，故它們的勁度系數(shù)與原長成反比． 9．小莉和她的同學(xué)利用圖示的方法，用一把刻度尺，一質(zhì)量為m＝300 g的重物，測量自己頭發(fā)絲能承受的最大拉力，并與網(wǎng)上獲取的正常數(shù)據(jù)進(jìn)行對比(頭發(fā)能承受的拉力隨年齡而變化；20歲組，頭發(fā)能承受的拉力最大，平均約1.72 N；30歲組，平均約1.50 N……)，實驗步驟如下： ①水平固定刻度尺； ②用手指尖緊握頭發(fā)絲兩端，用直尺測

43、量出兩手指尖之間的頭發(fā)絲總長度L＝50.00 cm； ③重物掛在頭發(fā)絲上，兩手緩慢沿刻度尺水平移動，直至頭發(fā)絲恰好被拉斷；從刻度尺上讀出兩手指尖之間的距離d＝30.00 cm.由以上數(shù)據(jù)可知所用刻度尺最小刻度為__0.1__cm__；頭發(fā)絲的最大拉力表達(dá)式T＝____(用以上物理量符號表示)；利用所測數(shù)據(jù)可獲得最大拉力為__1.88__N(保留三位有效數(shù)字)，在正常范圍．(取重力加速度g＝10 m/s2，掛鉤光滑且質(zhì)量不計) 【解析】根據(jù)讀數(shù)L＝50.00 cm，則說明最小分度應(yīng)為0.1 cm；設(shè)頭發(fā)與刻度尺之間的夾角為θ，由圖中的幾何關(guān)系可知cos θ＝＝，頭發(fā)與掛鉤接觸處受力平衡，設(shè)頭發(fā)的拉力為F，得2Fsin θ＝mg，聯(lián)立得F＝＝，代入數(shù)據(jù)得F＝1.88 N. - 16 -