高中物理 第5章 力與平衡 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證力的平行四邊形定則學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 魯科版必修1

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實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證力的平行四邊形定則 (建議用時(shí)：45分鐘) 1．“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)原理是等效原理，其等效性是指(　　) A．使彈簧測(cè)力計(jì)在兩種情況下發(fā)生相同的形變 B．使兩分力與合力滿足平行四邊形定則 C．使兩次橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度相等 D．使兩次橡皮筋與兩繩套的結(jié)點(diǎn)都與O點(diǎn)重合 【解析】　“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)中，兩次拉伸橡皮筋時(shí)，伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度及伸長(zhǎng)的方向均相同，兩分力與合力的作用效果才相同，才具有等效替代關(guān)系；因此C錯(cuò)誤，D正確；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的大小和方向是可以改變的，A錯(cuò)誤；合力與分力間一定滿足平行四邊形定則，不是人為造成的，故B也錯(cuò)誤． 【答案】　D 2．在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上兩根細(xì)繩，細(xì)繩的另一端都有繩套(如圖6所示)．實(shí)驗(yàn)中需用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套，并互成角度地拉橡皮條．某同學(xué)認(rèn)為在此過(guò)程中必須注意以下幾項(xiàng)： 圖6 A．兩根細(xì)繩必須等長(zhǎng) B．橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上 C．在使用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)要注意使彈簧測(cè)力計(jì)與木板平面平行 其中正確的是(　　) 【解析】　該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證兩個(gè)分力的效果等效于其合力的效果，不必要求兩分力等大，故B錯(cuò)誤；與兩繩長(zhǎng)短無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；但需使兩分力與合力在同一平面內(nèi)，故C正確． 【答案】　C 3．“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)如圖7甲所示，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(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩．圖乙所示是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖． 甲　　 　　乙 圖7 (1)圖乙中的________是力F1和F2的合力的理論值；________是力F1和F2的合力的實(shí)際測(cè)量值． (2)在實(shí)驗(yàn)中，如果將細(xì)繩也換成橡皮筋，那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否會(huì)發(fā)生變化？答：______(選填“變”或“不變”)． (3)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 【解析】　(1)用平行四邊形定則作圖得到的是實(shí)驗(yàn)的理論值，即F；直接測(cè)量得到的是實(shí)際測(cè)量值，即F′. (2)細(xì)繩的作用是對(duì)結(jié)點(diǎn)O施加不同方向的拉力F1、F2，換用橡皮筋拉結(jié)果是一樣的． (3)力的合成與分解使用的是等效替代法．B正確． 【答案】　(1)F　F′　(2)不變　(3)B 4．如圖8甲為“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)裝置． (1)下列說(shuō)法中正確的是________． A．在測(cè)量同一組數(shù)據(jù)F1、F2和合力F的過(guò)程中，橡皮條結(jié)點(diǎn)O的位置可以變化 B．彈簧測(cè)力計(jì)拉細(xì)線時(shí)，拉力方向必須豎直向下 C．F1、F2和合力F的大小都不能超過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)的量程 D．為減小測(cè)量誤差，F(xiàn)1、F2方向間夾角應(yīng)為90 (2)彈簧測(cè)力計(jì)的指針如圖乙所示，由圖可知拉力的大小為________N. 甲　　　　 　　乙 圖8 【解析】　(1)在測(cè)量同一組數(shù)據(jù)的過(guò)程中，橡皮條結(jié)點(diǎn)O的位置不能變化，如果變化，即受力變化，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤；由于彈簧測(cè)力計(jì)是通過(guò)定滑輪拉結(jié)點(diǎn)O，定滑輪只能改變力的方向不能改變力的大小，所以彈簧測(cè)力計(jì)拉線的方向不一定要沿豎直方向，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；彈簧測(cè)力計(jì)的使用，不能超過(guò)其量程，C選項(xiàng)正確；兩個(gè)拉力的方向合適即可，不宜太大，也不宜太小，但不一定為90，所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤． (2)考查彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)，應(yīng)注意估讀． 【答案】　(1)C　(2)4.00 5．某同學(xué)用如圖9所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”，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.彈簧測(cè)力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置．分別讀出彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：79750088】 圖9 (1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為________N. (2)下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是________．(請(qǐng)?zhí)顚戇x項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母) A．應(yīng)測(cè)量重物M所受的重力 B．彈簧測(cè)力計(jì)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)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置 【解析】　(1)根據(jù)彈簧測(cè)力計(jì)的指針位置以及讀數(shù)規(guī)則可知A的示數(shù)為3.6 N. (2)要驗(yàn)證的關(guān)系是A、B兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的合力與M的重力等大反向，所以應(yīng)測(cè)量M所受的重力．為減小測(cè)量誤差，應(yīng)該做到彈簧測(cè)力計(jì)使用前校零，拉力的方向與木板平面平行，A、B、C對(duì)．改變拉力進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，O點(diǎn)位置可以不同，D錯(cuò)． 【答案】　(1)3.6　(2)D 6．在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖10乙所示，甲、丙兩圖為兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的放大圖片： 甲　　 　 乙　　 　　丙 圖10 (1)讀出兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1＝________N，F(xiàn)2＝________N. (2)畫出兩力的圖示，再利用平行四邊形定則畫出合力的圖示(選1 cm為1 N)． (3)由合力的圖示可得合力的大小約為________N. 【解析】　(1)甲彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為F1＝2.50 N，丙彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為F2＝2.00 N. (2) (3)由合力的圖示可得合力的大小約為3.20 N 【答案】　(1)2.50　2.00　(2)見解析　(3)3.20 7．將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5 N、分度值為0.1 N的彈簧測(cè)力計(jì)，沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測(cè)力計(jì)．當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖11所示．這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)可從圖中讀出． 圖11 (1)由圖可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為________N和________N(只需讀到0.1 N)． (2)在方格紙(如圖)上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力． 【解析】　(1)彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.1 N，因此，豎直向下彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為2.5 N，水平向右的彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為4.0 N. (2)選方格紙中一個(gè)小方格的邊長(zhǎng)表示0.5 N，求出的合力如圖所示． 【答案】　見解析