高中物理-共点力的合成实验专题-必修1
内化提升
1.下面列出的措施中,有利于改进实验结果的是( ) A.橡皮条弹性要好,拉到O点时拉力应适当大些 B.两个分力F1和F2间的夹角要尽量大些
C.拉橡皮条时,橡皮条、细绳和弹簧测力计平行贴近木板面 D.拉橡皮条的绳要细,而且稍长一些
解析:拉力“适当”大些能减小误差;而夹角“尽量”大些,则使作图误差变大;橡皮条等“贴近”木板,目的是使拉线水平;绳子细长便于确定力的方向.
答案:ACD
2.在做“验证力的平行四边形定则”的实验时,橡皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点.下列操作中正确的是( )
A.同一次实验过程中,O点位置允许变动
B.实验中,弹簧测力计必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧测力计刻度
C.实验中,先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一弹簧测力计的大小和方向,把橡皮条另一端拉到O点
D.实验中,把橡皮条的另一端拉到O点时,两个弹簧测力计之间夹角应取90°,以便于算出合力大小
解析:同一次实验中,拉力效果应相同,故O点不能变动,A错;C项中,因一个弹簧测力计已拉到最大量程,再通过另一个弹簧测力计拉橡皮条到O点,每一个弹簧测力计都有可能超过它的量程,造成损坏,C错.该实验是验证力的平行四边形定则,两分力的夹角成任意角度都适用,不必成90°,D错.
答案:B
图6
3.如图6所示,使弹簧测力计②从图示位置开始沿顺时针方向缓慢转动,在此过程中,保持结点O的位置不变,保持弹簧测力计①的拉伸方向不变.那么,在全过程中关于弹簧测力计①、②的示数F1和F2的变化情况是( )
A.F1增大,F2减小 B.F1减小,F2增大
C.F1减小,F2先增大后减小 D.F1减小,F2先减小后增大
图7
解析:由于结点O的位置不变,所以F1和F2合力的大小与方向均不改变,即平行四边形的对角线不变.由于弹簧测力计①的拉伸方向不变,所以,F1的方向不变,即平行四边形的一组对边(F1)所在的直线不变.当弹簧测力计②从图示的位置沿顺时针方向缓慢转动时,平行四边形的另一组对边(F2)分别绕对角线的两端顺时针转动如图7所示.由图可知,当F2与F1垂直时,F2最小,故在这一过程中,F2先减小后增大,而F1一直减小.
答案:D
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图8
4.做“验证力的平行四边形定则”的实验.实验步骤如下: (1)在水平放置的木板上,固定一张白纸.
(2)把橡皮筋的一端固定在O点,另一端拴两根细绳套,细绳与橡皮筋的交点叫做结点. (3)在纸面上离O点比橡皮筋略长的距离上标出A点.
(4)用两个弹簧测力计分别沿水平方向拉两个细绳套,把结点拉至A点,如图8所示,记下此时两力F1和F2的方向和大小.
(5)改用一个弹簧测力计沿水平方向拉细绳套,仍把结点拉至A点,记下此时F′的方向和大小.
(6)拆下弹簧测力计和橡皮筋
请你写出下面应继续进行的实验步骤.
解析:以后的实验步骤为:
(1)在A点按同一标度,作出F1、F2、F′的图示. (2)利用平行四边形定则作F1、F2的合力F. (3)比较F和F′的大小和方向,并得出结论.
图9
π
5.如图9所示,用A、B两弹簧测力计拉橡皮条,使其伸长到O点(α+β<),现保持A
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的读数不变,而使夹角减小,适当调整弹簧测力计B的拉力大小和方向,可使O点保持不变,这时:
(1)B的示数应是( ) A.一定变大 B.一定不变 C.一定变小
D.变大、不变、变小均有可能 (2)夹角β的变化应是( )
A.一定变大 B.一定不变 C.一定变小 D.变大、不变、变小均有可能
图10
解析:本题重点考查作图法求解力的合成问题,只有规范作图才能做出正确判断,切忌
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作图时随意乱画.
“使O点保持不变”即表明A、B拉力的合力的大小和方向不变,则以O为圆心,以A的拉力大小为半径画圆弧如图10所示,根据平行四边形定则,按题意α减小,可知B的拉力的大小和方向均发生相应的变化.由图可知B的拉力的大小和角度β都将变小,故(1)、(2)均选C.
答案:(1)C (2)C
6.如图11所示是甲、乙两位同学在“验证力的平行四边形定则”的实验中所得到的实验结果,若用F表示两个分力F1、F2的合力,用F′表示F1和F2的等效力,则可以判断________(填“甲”或“乙”)同学的实验结果是符合事实的.
图11
解析:由题设可知,F为F1和F2的合力,通过平行四边形定则所得,而F′是F1和F2
的等效力,即用一只弹簧测力计拉橡皮条时的拉力,显然F′的方向应在细线的方向上,因甲同学F′的方向与细绳在同一直线上,故甲同学是符合事实的.
本题解答的焦点在F′的方向的确定上.两位同学的实验结果都有误差,这是正常的,但乙同学很明显在F′的方向的确定上违背了实验的要求,作图是错误的.
答案:甲
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