（浙江專版）2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 實(shí)驗(yàn)3 探究求合力的方法創(chuàng)新學(xué)案

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1、 實(shí)驗(yàn)3　探究求合力的方法(必考) [考綱解讀]　(1)知道什么是等效替代法。(2)能用作圖法驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)遵守平行四邊形定則。 1.誤差來源 除彈簧測(cè)力計(jì)本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等。 2.減小誤差的方法 (1)結(jié)點(diǎn)O ①定位O點(diǎn)時(shí)要力求準(zhǔn)確。 ②同一次實(shí)驗(yàn)中橡皮條拉長后的O點(diǎn)必須保持不變。 (2)拉力 ①用彈簧秤測(cè)拉力時(shí)要使拉力沿彈簧秤軸線方向。 ②應(yīng)盡量使橡皮條、彈簧秤和細(xì)繩套位于與紙面平行的同一平面內(nèi)。 ③兩個(gè)分力F1、F2間的夾角θ不要太大或太小。 (3)作圖 ①在同一次實(shí)驗(yàn)中，選定的比例要相同。 ②嚴(yán)格按力的圖示要求

2、和幾何作圖法作出平行四邊形，求出合力。 考點(diǎn)一　實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)操作 操作不忘“三”“二”“一” 用兩個(gè)彈簧秤拉橡皮條時(shí)的“三記錄”(記錄兩彈簧秤示數(shù)、兩細(xì)繩方向和結(jié)點(diǎn)O的位置)，用一個(gè)彈簧秤拉橡皮條時(shí)的“二記錄”(記錄彈簧秤示數(shù)和細(xì)繩方向)及“一注意”(結(jié)點(diǎn)O的位置必須在同一位置)等。 1.(1)在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中，我們需要對(duì)使用的兩只彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行校對(duì)，看兩只彈簧測(cè)力計(jì)是否完全相同，校對(duì)的方法是________(填正確答案標(biāo)號(hào))。 A.看兩只彈簧測(cè)力計(jì)的外形是否一樣，是否由同一廠家生產(chǎn) B.把兩只彈簧測(cè)力計(jì)的鉤子互鉤著水平地拉動(dòng)，看兩者示數(shù)是否完全相同

3、 C.把兩只彈簧測(cè)力計(jì)的鉤子互鉤著一上一下豎直地拉動(dòng)，看兩者示數(shù)是否完全相同 D.把兩只彈簧測(cè)力計(jì)的鉤子互鉤著，任意地拉動(dòng)，看兩者示數(shù)是否完全相同 (2)在“ 探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中，下列做法有利于減小誤差的是________(填正確答案標(biāo)號(hào))。 A.F1、F2兩個(gè)力的夾角盡可能大一些 B.F1、F2兩個(gè)力越大越好 C.在拉橡皮條時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的外殼不要與紙面接觸，產(chǎn)生摩擦 D.拉力F1、F2的方向應(yīng)與紙面平行，彈簧及鉤子不與彈簧測(cè)力計(jì)的外殼及紙面接觸，產(chǎn)生摩擦 解析　(1)考慮到重力的影響，兩只彈簧測(cè)力計(jì)校對(duì)的方法是，把兩只彈簧測(cè)力計(jì)的鉤子互鉤著水平地拉動(dòng)，看兩者示數(shù)是否完全

4、相同，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。 (2)畫平行四邊形時(shí)，夾角稍大畫出的平行四邊形就會(huì)準(zhǔn)些，但不是夾角越大越好，如果夾角很大可能使合力很小，作圖法求得的合力誤差會(huì)較大，A錯(cuò)誤；數(shù)據(jù)處理時(shí)我們需要畫出力的大小和方向，所以力要適當(dāng)大些可減小測(cè)量誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，但是并非越大越好，如果太大可能導(dǎo)致合力太大，只用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)，量程不夠，B錯(cuò)誤；彈簧測(cè)力計(jì)的外殼與紙面接觸沒有影響，只要彈簧不與外殼摩擦即可，C錯(cuò)誤；在白紙中作圖時(shí)，作出的是水平力的圖示，若拉力傾斜，則作出圖的方向與實(shí)際力的方向有較大差別，再者由于摩擦測(cè)得的力的大小也不準(zhǔn)，故為了減小因摩擦造成的誤差，應(yīng)使各力盡量與木板面平行，D正確。

5、 答案　(1)B　(2)D 2.某同學(xué)做“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。 (1)如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是________。 (2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是________。 A.理想實(shí)驗(yàn)法 B.等效替代法 C.控制變量法 D.建立物理模型法 (3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，主要的步驟是： A.在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上； B.用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩

6、的另一端系著繩套； C.用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)； D.按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F； E.只用一只彈簧測(cè)力計(jì)，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長， 讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F′的圖示； F.比較F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論。 上述步驟中，①有重要遺漏的步驟的序號(hào)是____和____； ②遺漏的內(nèi)容分別是________________________________

7、__________________ 和_____________________________________________________________。 解析　(1)由一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條至O點(diǎn)的拉力一定沿AO方向；而兩根彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條至O點(diǎn)的拉力，根據(jù)平行四邊形定則作出兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的合力，由于誤差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F′。 (2)一個(gè)力的作用效果與兩個(gè)力的作用效果相同，它們的作用效果可以等效替代，故B正確。 (3)①根據(jù)“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程可知，有重要遺漏的步驟的序號(hào)是C、E。 ②在C中未記下兩條細(xì)繩的方向，E中未說明是

8、否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O。 答案　(1)F′　(2)B　(3)①C　E?、贑中應(yīng)加上“記下兩條細(xì)繩的方向”　E中應(yīng)說明“把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O” 3.在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上，將橡皮條的一端固定在板上一點(diǎn)，兩個(gè)細(xì)繩套系在橡皮條的另一端。用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別拉住兩個(gè)細(xì)繩套，互成角度地施加拉力，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)紙面上某一位置，如圖所示。請(qǐng)將以下的實(shí)驗(yàn)操作和處理補(bǔ)充完整： ①用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)位置，記為O； ②記錄兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1和F2，沿每條細(xì)繩(套)的方向用鉛筆分別描出幾個(gè)點(diǎn)，用刻度尺把相應(yīng)的點(diǎn)連成線； ③只用一個(gè)

9、彈簧測(cè)力計(jì)，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)仍拉到位置O，記錄測(cè)力計(jì)的示數(shù)F3，__________________________________________________________ _____________________________________________________________________； ④按照力的圖示要求，作出拉力F1、F2、F3； ⑤根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F； ⑥比較________的一致程度，若有較大差異，對(duì)其原因進(jìn)行分析，并作出相應(yīng)的改進(jìn)后再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 解析　③此步驟中應(yīng)記錄此時(shí)拉力的大小和方向，結(jié)合②的操作，③

10、中橫線應(yīng)填寫：沿此時(shí)細(xì)繩(套)的方向用鉛筆描出幾個(gè)點(diǎn)，用刻度尺把這些點(diǎn)連成直線。⑥要探究求合力的方法，需要比較F與F3的大小，方向是否一致，故⑥中橫線應(yīng)填寫F和F3。 答案?、垩卮藭r(shí)細(xì)繩(套)的方向用鉛筆描出幾個(gè)點(diǎn)，用刻度尺把這些點(diǎn)連成直線?、轋和F3 考點(diǎn)二　數(shù)據(jù)處理 1.在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，先用一個(gè)彈簧秤拉橡皮條的另一端到某一點(diǎn)并記下該點(diǎn)的位置；再將橡皮條的另一端系兩根細(xì)繩，細(xì)繩的另一端都有繩套，用兩個(gè)彈簧秤分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條。 某同學(xué)在坐標(biāo)紙上畫出了如圖所示的兩個(gè)已知力F1和F2，圖中小正方形的邊長表示2 N，兩力

11、的合力用F表示，F(xiàn)1、F2與F的夾角分別為θ1和θ2，關(guān)于F1、F2與F、θ1和θ2關(guān)系正確的有________(填正確答案標(biāo)號(hào))。 A.F1＝4 N B.F＝12 N C.θ1＝60° D.θ1<θ2 解析　以F1和F2為鄰邊作平行四邊形，如圖所示，其對(duì)角線表示合力F，由圖可知，F(xiàn)1＝4 N，F(xiàn)＝12 N，θ1＝45°，θ1>θ2，所以選項(xiàng)B正確。 答案　B 2.如圖甲是“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)操作如下： (1)彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物M，測(cè)量________并記錄為F。 (2)彈簧測(cè)力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，手持另一端水平

12、向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置(如圖甲)，此時(shí)需記下結(jié)點(diǎn)O的位置和兩測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1、F2以及________。 (3)某同學(xué)已在圖乙紙上作出F1、F2的圖示，請(qǐng)根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′。 (4)改變兩細(xì)線的夾角，重復(fù)做幾次實(shí)驗(yàn)。若F′的方向近似在________方向上，且大小近似等于F，則平行四邊形定則得以驗(yàn)證。 解析　(1)兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的合力等于懸掛重物的重力，需要先測(cè)量出懸掛重物M的質(zhì)量，便于求出該重物的重力。 (2)記錄下細(xì)線Oa、Ob、Oc的方向作為兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉力和懸掛重物重力的方向。 (4)F′方向與懸掛重物的重力方向應(yīng)該在同一直線上，即豎直方向

13、。 答案　(1)M(重物)的重力　(2)細(xì)線Oa、Ob、Oc的方向(或三段細(xì)線的方向)　(3)如圖所示　(4)豎直 考點(diǎn)三　實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新 1.(2017·浙江模擬卷7)在豎直平面內(nèi)，將小圓環(huán)掛在橡皮條的下端，橡皮條的長度為GE。用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)小圓環(huán)到O點(diǎn)，小圓環(huán)受到作用力F1、F2和橡皮條的拉力F0，如圖所示。 (1)此時(shí)要記錄下拉力F1、F2的大小，并在白紙上記錄________，以及O點(diǎn)的位置。 (2)實(shí)驗(yàn)中，不必要的是________。 A.選用輕質(zhì)小圓環(huán) B.彈簧測(cè)力計(jì)在使用前應(yīng)校零 C.撤去F1、F2，改用一個(gè)力拉小圓環(huán)，仍使它處于O點(diǎn) D.用

14、兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)小圓環(huán)時(shí)，要保持兩彈簧測(cè)力計(jì)相互垂直 (3)圖中F是用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉小圓環(huán)時(shí)，在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖示。F與F′中，方向一定沿GO方向的是________。 解析　(1)力是矢量，既有大小，又有方向，因此除了需要記錄拉力F1、F2的大小，還要記錄這兩個(gè)力的方向。 (2)本實(shí)驗(yàn)的目的是探究求合力的方法，因此應(yīng)是任意情況下的兩個(gè)力與合力的關(guān)系，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；選用輕質(zhì)小圓環(huán)是為了減小水平方向偏移的誤差；合力與分力之間是等效替代的關(guān)系，撤去F1、F2，改用一個(gè)力拉小圓環(huán)，仍使它處于O點(diǎn)，以確保等效；彈簧測(cè)力計(jì)在使用前校零，是為了使讀數(shù)準(zhǔn)確，故選項(xiàng)A、B、C是必要的。

15、 (3)當(dāng)用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉小圓環(huán)時(shí)，因圓環(huán)為輕質(zhì)小圓環(huán)，故彈簧測(cè)力計(jì)的拉力與橡皮條的拉力平衡，其方向一定與橡皮條的拉力方向相反，即一定沿GO方向的是F。 答案　(1)兩個(gè)力的方向　(2)D　(3)F 2.某同學(xué)在家中嘗試驗(yàn)證平行四邊形定則，他找到三條相同的橡皮筋(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(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個(gè)釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點(diǎn)為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細(xì)繩掛一重物。 (1)完成該實(shí)驗(yàn)，下述操作中必需的是________。 A.測(cè)量細(xì)繩的長度 B.測(cè)量橡皮筋的原長 C

16、.測(cè)量懸掛重物后橡皮筋的長度 D.記錄懸掛重物后結(jié)點(diǎn)O的位置 (2)釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗(yàn)證，可采用的方法是__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 解析　(1)三條相同的橡皮筋，具有相同的勁度系數(shù)，故三條橡皮筋的形變量的大小關(guān)系代表了三條橡皮筋承受的力的大小關(guān)系，故必需B、C項(xiàng)；A、B兩點(diǎn)固定，O點(diǎn)的位置則決定了三個(gè)力的方向(因繩中的力恒沿繩的方向)，故必需D項(xiàng)。 (2)最簡便的方法是：更換不同的小重物。若沒有“釘子位置固定”的話，改變A、B釘?shù)奈恢靡嗫伞? 答案　(1)BCD　(2)更換不同的小重物 8