2020版物理浙江高考選考一輪復(fù)習(xí)講義必修1 第二章 實驗2 探究求合力的方法 含解析

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1、 實驗?2 探究求合力的方法 誤差分析 1.誤差來源 除彈簧測力計本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等。 2.減小誤差的方法 (1)結(jié)點?O ①定位?O?點時要力求準(zhǔn)確。 ②同一次實驗中橡皮條拉長后的?O?點必須保持不變。 (2)拉力 ①用彈簧秤測拉力時要使拉力沿彈簧秤軸線方向。 ②應(yīng)盡

2、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在同一次實驗中，選定的比例要相同。 ②嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形，求出合力。 注意事項 操作不忘“三”“二”“一” 用兩個彈簧測力計拉橡皮條時的“三記錄”(記錄兩彈簧測力計示數(shù)、兩細(xì)繩方向和結(jié)點?O?的位 置)，用一個彈簧測力計拉橡皮條時的“?二記錄?”(記錄彈簧測力計示數(shù)和細(xì)繩方向?)及“?一注 意 ”( 結(jié) 點 O 的 位 置 必 須 在 同 一 位 置 )??等??。

3、 熱點一 教材原型實驗 【例?1】 某同學(xué)做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗如圖?1?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，OB?和?OC?為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖。 圖?1 兩 (1)如果沒有操作失誤，圖乙中的?F?與?F′?力中，方向一定沿?AO?方向的是________。 (2)本實驗采用的科學(xué)方法是________。 A.理想實驗法 C.控制變量法 B.等效替代法 D.建立物理模型法 (3)實驗時，主要的

4、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，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系 著繩套； C.用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點到達某一位置?O， 記錄下?O?點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)； D.按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力?F1?和?F2?的圖示，并用平行四邊形 定則求出合力?F； E.只用一只彈簧測力計，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細(xì)繩的方 向，按同一標(biāo)

5、度作出這個力?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是________和________； ②遺漏的內(nèi)容分別是_______________________________________________ 和________________________________________________________________。 解析 (1)由一個彈簧測力計拉橡皮條至?O?點的拉力一定沿?AO?方向；而兩根彈簧測力計拉橡皮條 至?O?點的拉力，根據(jù)平行四邊形定則作出兩彈簧測力

6、計拉力的合力，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)一個力的作用效果與兩個力的作用效果相同，它們的作用效果可以等效替代，故選項?B?正確。 (3)①根據(jù)“驗證力的平行四邊形定則”實驗的操作規(guī)程可知，有重要遺漏的步驟的序號是?C、E。 ②在?C?中未記下兩條細(xì)繩的方向，E?中未說明是否把橡皮條的結(jié)點拉到同一位置?O。 答案 (1)F′ (2)B (3)①C E ②C?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)點拉到同一位置?O” 熱點二 實驗創(chuàng)新拓展 實驗拓展創(chuàng)新的兩種方法 以本實驗為

7、背景，以實驗中操作的注意事項、誤差來源設(shè)置條件，或通過改變實驗條件、實驗儀 器設(shè)置題目。 1.對實驗原理的理解、實驗方法的遷移 (1)橡皮筋――→彈簧測力計 (2)鉤碼――→彈簧測力計 2.實驗器材的改進 替代 替代 【例?2】 (2018·昆明市教學(xué)質(zhì)量檢測)某學(xué)生實驗小組設(shè)計了一個“驗證力的平行四邊形定則” 的實驗，裝置如圖?2?甲所示，在豎直放置的木板上部附近兩側(cè)，固定兩個力傳感器，同

8、一高度放 置兩個可以移動的定滑輪，兩根細(xì)繩跨過定滑輪分別與兩力傳感器連接，在兩細(xì)繩連接的結(jié)點?O 下方懸掛鉤碼，力傳感器?1、2?的示數(shù)分別為?F1、F2，調(diào)節(jié)兩個定滑輪的位置可以改變兩細(xì)繩間 的夾角。實驗中使用若干相同的鉤碼，每個鉤碼質(zhì)量均為?100?克，取?g＝9.8?m/s2。 圖?2 (1)關(guān)于實驗，下列說法正確的是( ) A.實驗開始前，需要調(diào)節(jié)木板使其位于豎直平面內(nèi) B.每次實驗都必須保證結(jié)點位于?O?點 C.實驗時需要記錄鉤碼數(shù)量、兩力傳感器的示數(shù)和三細(xì)繩的方向 D.

9、實驗時還需要用一個力傳感器單獨測量懸掛于?O?點鉤碼的總重力 (2)根據(jù)某次實驗得到的數(shù)據(jù)，該同學(xué)已經(jīng)按照力的圖示的要求畫出了?F1、F2，請你作圖得到?F1、 F2?的?合?力?F(?只?作?圖?，?不?求?大?小?)?，?并?寫?出?該?合?力?不?完?全?豎?直?的?一?種?可?能?原?因 __________________________________________________________。 解析 (1)實驗開始前，需要調(diào)節(jié)木板使其位于豎直平面內(nèi)， 以保證鉤碼重力等于細(xì)線中的拉力，選項?A?正確；該裝置每次實驗不需要保 證結(jié)點位于?O?點，

10、選項?B?錯誤；實驗時需要記錄鉤碼數(shù)量、兩力傳感器的示 數(shù)和三細(xì)繩的方向，選項?C?正確；懸掛于?O?點鉤碼的總重力可以根據(jù)鉤碼的質(zhì)量得出，不需要力 傳感器測量，選項?D?錯誤。 (2)利用平行四邊形定則作出?F1?和?F2?的合力?F。該合力方向不完全在豎直方向的可能原因是定滑 輪有摩擦、木板未豎直放置等。 答案 (1)AC (2)如解析圖所示 定滑輪有摩擦、木板未豎直放置等(回答出一項合理答案即可) 1.(2018·?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 彈簧測力計拉動小圓環(huán)到?O?點，小

11、圓環(huán)受到作用力?F1、F2?和橡皮條的拉力?F0，如圖?3?所示。 圖?3 (1)此時要記錄下拉力?F1、F2?的大小，并在白紙上記錄________，以及?O?點的位置。 (2)實驗中，不必要的是________。 A.選用輕質(zhì)小圓環(huán) B.彈簧測力計在使用前應(yīng)校零 C.撤去?F1、F2，改用一個力拉小圓環(huán)，仍使它處于?O?點 D.用兩個彈簧測力計拉動小圓環(huán)時，要保持兩彈簧測力計相互垂直 中 (3)圖?4?中?F?是用一個彈簧測力計拉小圓環(huán)時，在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖示。F?與?F′?，方

12、 向一定沿?GO?方向的是________。 圖?4 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 兩個力的方向。 (2)本實驗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力與合力的關(guān)系，故選項?D?錯 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，改用一個力拉小圓環(huán)，仍使它處于?O?點，以確保等效；彈簧測力計在使用前校零，是為 了使讀數(shù)準(zhǔn)確，故選項?A、B、C?是必要的。 (3

13、)當(dāng)用一個彈簧測力計拉小圓環(huán)時，因圓環(huán)為輕質(zhì)小圓環(huán)，故彈簧測力計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)兩個力的方向 (2)D (3)F 2.某同學(xué)在家中嘗試“驗證平行四邊形定則”，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)計了如下實驗：將兩條橡皮筋的一端 分別掛在墻上的兩個釘子?A、B?上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點為?O，將第三條橡皮筋的 另一端通過細(xì)繩掛一重物。 (1)完成該實驗，下述操作中必需的是________。

14、 A.測量細(xì)繩的長度 B.測量橡皮筋的原長 C.測量懸掛重物后橡皮筋的長度 D.記錄懸掛重物后結(jié)點?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?證?，?可?采?用?的?方?法?是 ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________

15、_______________________________________________________。 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；A、B?兩點固定，O?點的位置則決定了三個力的 方向(因繩中的力恒沿繩的方向)，故必需?D?項。 (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? 可。 答案 (1)BCD (2)更換不同的小重物 3.(1)在“探究求合力的方法”實驗中，我們需要對使用的兩只彈簧

16、測力計進行校對，看兩只彈簧 測力計是否完全相同，校對的方法是________(填正確答案標(biāo)號)。 A.看兩只彈簧測力計的外形是否一樣，是否由同一廠家生產(chǎn) B.把兩只彈簧測力計的鉤子互鉤著水平地拉動，看兩者示數(shù)是否完全相同 C.把兩只彈簧測力計的鉤子互鉤著一上一下豎直地拉動，看兩者示數(shù)是否完全相同 D.把兩只彈簧測力計的鉤子互鉤著，任意地拉動，看兩者示數(shù)是否完全相同 (2)在“?探究求合力的方法”實驗中，下列做法有利于減小誤差的是________(填正確答案標(biāo)號)。 A.F1、F2?兩個力的夾角盡可能大一些 B.F1、F2?兩個力越大越好 C.在拉橡

17、皮條時，彈簧測力計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力計的外殼及紙面接觸，產(chǎn)生摩擦 解析 (1)考慮到重力的影響，兩只彈簧測力計校對的方法是，把兩只彈簧測力計的鉤子互鉤著水 平地拉動，看兩者示數(shù)是否完全相同，故?B?正確，A、C、D?錯誤。 (2)畫平行四邊形時，夾角稍大畫出的平行四邊形就會準(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較大，A?錯誤；數(shù)據(jù)處理時我們需要畫出力的大小和 方向，所以力要適當(dāng)大些可減小測量誤差對實驗的影響，但是并非越大越好，如果太大可能導(dǎo)致

18、 合力太大，只用一只彈簧測力計拉時，量程不夠，B?錯誤；彈簧測力計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?錯誤；在白紙中作圖時，作出的是水平力的圖示，若拉力傾 斜，則作出圖的方向與實際力的方向有較大差別，再者由于摩擦測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。 答案 (1)B (2)D 4.在“探究求合力的方法”實驗中，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，兩個細(xì)繩套系在橡皮條的另一端。用兩個彈簧測力計分別拉住兩個細(xì)繩套， 互成角度地施加拉力，使橡皮

19、條伸長，結(jié)點到達紙面上某一位置，如圖?5?所示。請將以下的實驗 操作和處理補充完整： 圖?5 ①用鉛筆描下結(jié)點位置，記為?O； ②記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)?F1?和?F2，沿每條細(xì)繩(套)的方向用鉛筆分別描出幾個點，用刻度尺 把相應(yīng)的點連成線； ③只用一個彈簧測力計，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點仍拉到位置 O，記錄測力計的示數(shù)?F3， __________________________________________________________ __________________

20、_________________________________________________； 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，對其原因進行分析，并作出相應(yīng)的改進后再次進行 實驗。 解析 ③此步驟中應(yīng)記錄此時拉力的大小和方向，結(jié)合②的操作，③中橫線應(yīng)填寫：沿此時細(xì)繩 (套)的方向用鉛筆描出幾個點，用刻度尺把這些點連成直線。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。

21、 答案 ③沿此時細(xì)繩(套)的方向用鉛筆描出幾個點，用刻度尺把這些點連成直線 ⑥F?和?F3 5.如圖?6?甲是“探究求合力的方法”的實驗裝置。實驗操作如下： 圖?6 (1)彈簧測力計?A?掛于固定點?P，下端用細(xì)線掛一重物?M，測量________并記錄為?F。 (2)彈簧測力計?B?的一端用細(xì)線系于?O?點，手持另一端水平向左拉，使結(jié)點?O?靜止在某位置(如圖 甲)，此時需記下結(jié)點?O?的位置和兩測力計的示數(shù)?F1、F2?以及___

22、_____。 (3)某同學(xué)已在圖乙紙上作出?F1、F2?的圖示，請根據(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)做幾次實驗。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證。 解析 (1)兩個彈簧測力計的合力等于懸掛重物的重力，需要先測量出懸掛重物?M?的重力。 (2)記錄下細(xì)線?Oa、Ob、Oc?的方向作為兩個彈簧測力計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。 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