2013年高考物理 考前指導 驗證力的平行四邊形定則

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1、2013年高考物理考前指導 驗證力的平行四邊形定則 實驗目的 1 ．探究彈力與彈簧的伸長量的定量關系． 2 ．學會利用圖象研究兩個物理量之間的關系的方法．． 實驗原理 1． 如圖所示，彈簧在下端懸掛鉤碼時會伸長，平衡時彈簧產生的彈力與重力大小相等. 2．用刻度尺測出彈簧在不同的鉤碼拉力下的伸長量x，建立坐標系，以縱坐標表示彈力大小F，以橫坐標表示彈簧的伸長量x，在坐標系中描出實驗所測得的各組（x，F(xiàn)）對應的點，用平滑的曲線連接起來，根據實驗所得的圖線，就可探知彈力大小與伸長量間的關系．． 實驗器材 輕質彈簧（一根），鉤碼（一盒），刻度尺，鐵架臺，重垂線，坐標紙，三角板

2、． 實驗步驟： 1．如圖所示，將鐵架臺放于桌面上（固定好），將彈簧的一端固定于鐵架臺的橫梁上，在挨近彈簧處將刻度尺（最小分度為 mm ）固定于鐵架臺上，并用檢查刻度尺是否豎直． 2．記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度 L0 . 3．在彈簧下端掛上一個鉤碼，待鉤碼靜止后，記下彈簧下端所對應的刻度 Ll. 4．用上面方法，記下彈簧下端掛 2 個、 3 個、 4 個 … … 鉤碼時，彈簧下端所對應的刻度 L2 ：、 L 3：、 L4 ……，并將所得數據記錄在表格中． 5 ．用 xn＝Ln－ L 0計算出彈簧掛 1 個、 2 個、 3 個 … … 鉤碼時彈簧的伸長量，并根據當地重

3、力加速度值 g ，計算出所掛鉤碼的總重力，這個總重力就等于彈簧彈力的大小，將所得數據填人表格． 數據處理: 1．建立坐標系，標明橫軸和縱軸所表示的物理量及單位； 2．標度：標度要適當,讓所得到的圖線布滿整個坐標系； 3．描點：描點時要留下痕跡； 4．連線: 讓盡可能多的點落在同一直線上，讓其余的點落在直線的兩側，誤差較大的點舍棄； 5．根據圖象做出結論. 【2013高考突破】 1．某同學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、細繩、白紙、釘子，設計了如下實驗：將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個釘子A、B上，

4、另一端與第三條橡皮筋連接，結點為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細繩掛一重物． (1)為完成該實驗，下列操作中必需的是________． a．測量細繩的長度 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，要采用的方法是________． 【答案】　(1)bcd　(2)更換不同的小重物 2．在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，下列哪些方法可減小實驗誤差 (　　) A．使用彈簧秤拉橡皮條時不應超過其量程，且使用前要校準零點 B．實驗中，先將其中一個彈簧秤沿某一方向拉到最大量程，然

5、后只需調節(jié)另一個彈簧秤拉力的大小和方向，把橡皮條另一端拉到O點 C．實驗中，把橡皮條的另一端拉到O點時，兩個彈簧秤之間夾角應取90°以便于算出合力大小 D．拉橡皮條的細線要長些，標記兩條細線方向要盡可能遠些 【解析】　對選項B，第一個彈簧秤有可能超過量程而損壞；兩個分力間的夾角只要不過大或過小就行，故選項C錯；D項中可以更準確的確定拉力方向，故選AD. 【答案】　AD 3．在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，需要兩次拉伸橡皮條：一條是通過細繩用兩個彈簧互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個彈簧秤通過細繩拉橡皮條，在這兩次拉伸中 (　　) A．只要求將橡皮

6、條拉到相同的長度 B．要求將橡皮條沿相同的方向拉到相同的長度 C．將彈簧秤拉到相同的刻度 D．將橡皮條和細繩的結點拉到相同的位置 4．(6分)在“探究彈力和彈簧伸長的關系”的實驗中關于操作步驟先后順序，下列說法正確的是 (　　) A．先測量原長，后豎直懸掛 B．先豎直懸掛，后測量原長 C．先后順序對實驗結果無影響 D．先后順序對實驗結果的影響程度取決于彈簧的自重 5．(6分)下列結論中正確的是 (　　) A．彈簧的彈力與彈簧的長度成正比 B．彈簧的彈力總是同彈簧的伸長量成正比 C．彈簧的彈力總是同彈簧被壓縮的長度成正比

7、 D．在彈性限度內，彈簧產生的彈力與彈簧的形變量成正比 【解析】　由實驗探究得出“在彈性限度內，彈簧的彈力與其形變量成正比”．故只有D項正確． 【答案】　D 6．(6分)某同學做“探究彈力和彈簧伸長量的關系”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中的哪一個 (　　) 【解析】　原長的測量值小于真實值，設誤差為Δl，彈簧的實際伸長量x′＝x－Δl，彈力與伸長量成正比，即F＝k(x－Δl)．所以最后的圖

8、線是C. 【答案】　C 7．(6分)做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗時，在水平放置的木板上鋪一張白紙，把橡皮條的一端固定在板的A點，橡皮條的另一端拴有兩細繩套，如圖所示，兩個彈簧秤分別勾住細繩套，互成角度地拉橡皮條使之伸長．到達某一位置O時需記下________、________，描下________，再用一個彈簧秤勾住細繩套把橡皮條拉長，使結點達到位置________，再記下彈簧秤的讀數________． 【答案】(1)兩彈簧秤的讀數　兩細繩的方向　結點O的位置O點　細繩的方向(前兩空的順序可以交換) 8．(6分)下面列出的措施中，有利于改進實驗結果的是 (　　)

9、A．橡皮條彈性要好，拉到O點時拉力應適當大些 B．兩個分力F1和F2間的夾角要盡量大些 C．拉橡皮條時，橡皮條、細繩和彈簧測力計平行貼近木板面 D．拉橡皮條的繩要細，而且稍長一些 【解析】拉力“適當”大些能減小誤差；而夾角“盡量”大些，則使作圖誤差變大；橡皮條等“貼近”木板，目的是使拉線水平；繩子細長便于確定力的方向． 【答案】ACD 9．(6分)如圖所示，使彈簧測力計②從圖示位置開始沿順時針方向緩慢轉動，在此過程中，保持結點O的位置不變，保持彈簧測力計①的拉伸方向不變．那么，在全過程中關于彈簧測力計①、②的示數F1和F2的變化情況是 (　　) A．F1增大，F(xiàn)

10、2減小 B．F1減小，F(xiàn)2增大 C．F1減小，F(xiàn)2先增大后減小 D．F1減小，F(xiàn)2先減小后增大 【解析】　由于結點O的位置不變，所以F1和F2合力的大小與方向均不改變，即平行四邊形的對角線不變．由于彈簧測力計①的拉伸方向不變，所以，F(xiàn)1的方向不變，即平10．(6分)某同學在做研究彈簧的形變與外力關系的實驗時，將一輕彈簧豎直懸掛讓其自然下垂，測出其自然長度；然后在其下部施加外力F，測出彈簧的總長度L，改變外力F的大小，測出幾組數據，作出外力F與彈簧總長度L的關系圖線如圖所示．(實驗過程是在彈簧的彈性限度內進行的) 由圖可知該彈簧的自然長度為________cm；該彈簧的勁度系數為___

11、_____N/m. 【解析】　當外力F大小為零時，彈簧的長度即為原長，圖線的斜率是其勁度系數． 【答案】　(1)10　(2)50 11．(6分)探究彈力和彈簧伸長的關系時，在彈性限度內，懸掛15N重物時，彈簧長度為0.16m；懸掛20N重物時，彈簧長度為0.18m，則彈簧的原長L0和勁度系數k分別為 (　　) A．L0＝0.02m　k＝500N/m B．L0＝0.10m　k＝500N/m C．L0＝0.02m　k＝250N/m D．L0＝0.10m　k＝250N/m 【解析】　由胡克定律F＝kx可得，15＝k(0.16－L0),20＝k(0.1

12、8－L0)．解得：k＝250N/m，L0＝0.10m.D正確． 【答案】　D 12．(8分)利用下列器材設計實驗研究三力平衡的規(guī)律． 器材：三根完全相同的輕質彈簧(每根彈簧的兩端均接有適當長度的細繩套)，幾個小重物，一把刻度尺，一塊三角板，一枝鉛筆，一張白紙，幾枚釘子． (1)按下列步驟進行實驗，請在橫線上將步驟補充完整： ①用兩枚釘子將白紙(白紙的上邊沿被折疊幾次)釘在豎直墻壁上，將兩根彈簧一端的細繩套分別掛在兩枚釘子上，另一端的細繩套與第三根彈簧一端的細繩套連接．待裝置靜止后，用刻度尺測出第三根彈簧兩端之間的長度，記為L0； ②在第三根彈簧的另一個細繩套下面掛一個重物，待裝

13、置靜止后，用鉛筆在白紙上記下結點的位置O和三根彈簧的方向．用刻度尺測出第一、二、三根彈簧的長度L1、L2、L3，則三根彈簧對結點O的拉力之比為________； ③取下器材，將白紙平放在桌面上．用鉛筆和刻度尺從O點沿著三根彈簧的方向畫直線，按照一定的標度作出三根彈簧對結點O的拉力F1、F2、F3的圖示．用平行四邊形定則求出F1、F2的合力F. ④測量發(fā)現(xiàn)F與F3在同一直線上，大小接近相等，則實驗結論為：________； (2)若釘子位置固定，利用上述器材，改變條件再次驗證，可采用的辦法是__________； (3)分析本實驗的誤差來源，寫出其中兩點：__________；_____

14、_____. 13．(8分)做“探究彈力和彈簧伸長的關系”的實驗步驟如下： A．以彈簧伸長量為橫坐標，以彈力為縱坐標，描出各組數據(x，F(xiàn))對應的點，并用平滑的曲線連接起來； B．記下彈簧不掛鉤碼時其下端在刻度尺上的刻度L0； C．將鐵架臺固定于桌子上(也可在橫梁的另一側掛上一定的配重)，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一刻度尺； D．依次在彈簧下端掛上2個、3個、4個……鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時彈簧下端所對應的刻度并記錄在表格內，然后取下鉤碼； E．以彈簧伸長為自變量，寫出彈力與伸長的關系式．首先嘗試寫成一次函數，如果不行則考慮二次函數； F．解釋函數表達式中常數

15、的物理意義； G．整理儀器． 請將以上步驟按操作的先后順序排列出來：________. 【答案】　C、B、D、A、E、F、G 14．(9分)為了探求彈簧彈力F和彈簧伸長量x的關系．李強同學選了甲、乙兩根規(guī)格不同的彈簧進行測試，根據測得的數據繪出如圖所示的圖象．從圖象上看，該同學沒有完全按實驗要求做，使圖象上端成為曲線，圖象上端成為曲線是因為________．這兩根彈簧的勁度系數分別為：甲彈簧為________N/m，乙彈簧為________N/m.若要制作一個精確度較高的彈簧測力計，應選彈簧________(填“甲”或“乙”)． 15．(9分)某同學和你一起探究彈力和彈簧伸長的關系，

16、并測彈簧的勁度系數k.做法是先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺上，然后將最小刻度是毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側，并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上．當彈簧自然下垂時，指針指示的刻度數值記作L0，彈簧下端掛一個50g的砝碼時，指針指示的刻度數值記作L1；彈簧下端掛兩個50g的砝碼時，指針指示的刻度數值記作L2；……；掛七個50g的砝碼時，指針指示的刻度數值記作L7. (1)下表記錄的是該同學已測出的6個值，其中有兩個數值在記錄時有誤，它們的代表符號分別是________和________． 測量記錄表： 代表符號 L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 刻度數值/c

17、m 1.70 3.40 5.10 8.60 10.3 12.1 (2)實驗中，L3和L7兩個值還沒有測定，請你根據下圖將這兩個測量值填入記錄表中． (3)為充分利用測量數據，該同學將所測得的數值按如下方法逐一求差，分別計算出了三個差值： d1＝L4－L0＝6.90cm，d2＝L5－L1＝6.90cm，d3＝L6－L2＝7.00cm. 請你給出第四個差值：d4＝________cm＝________cm. (4)根據以上差值，可以求出每增加50g砝碼時彈簧的平均伸長量ΔL.ΔL用d1、d2、d3、d4表示的式子為：ΔL＝________，代入數據解得ΔL＝________cm. (5)計算彈簧的勁度系數k＝________N/m.(g取9.8m/s2)