3.4.2探究两个互成角度的力的合成规律课时作业--2021-2022学年高一上学期物理粤教版（2019）必修第一册（Word含答案）

粤教版高一物理必修第一册课时作业
第四节第2课时
实验:探究两个互成角度的力的合成规律
一、选择题
1、在“互成角度的两个力的合成”实验中,用两个弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使它伸长到某一位置O点,已读出弹簧测力计的示数,这一步操作中还必须记录的是( )
A.橡皮条固定端的位置
B.细绳套的长度
C.橡皮条伸长后的总长度
D.记下O点位置和两条细绳套的方向
2、某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”．弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置．分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和细线的方向．
下列不必要的实验要求是（ ）
A．应测量重物M所受的重力
B．弹簧测力计应在使用前校零
C．拉线方向应与木板平面平行
D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置
3、在做“验证力的平行四边形定则”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,则下列说法中正确的是( )
A.同一次实验中,O点位置允许变动
B.实验中,橡皮条、细绳和弹簧测力计应与木板保持平行
C.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的夹角必须取90°
D.实验中,要始终将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大测量值,然后调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到O点
4、如图所示，用两个弹簧测力计同时作用在水平橡皮筋上，使之沿水平方向伸长到一定长度；改用一个弹簧测力计拉该橡皮筋，使之沿水平方向伸长到相同长度。下列说法正确的是(　　)
A．F是F1、F2的合力
B．F1、F2的大小之和等于F
C．若保持甲中的橡皮筋在图示位置，可以只改变图中F1的大小，F1的方向和F2的大小和方向均保持不变
D．若保持甲中的橡皮筋在图示位置，可以只改变图中F2的大小，F2的方向和F1的大小和方向均保持不变
5、(多选)有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则:在竖直木板上铺有白纸,固定两个光滑的滑轮A和B,将绳子打一个结点O,每个钩码的重量相等,当系统达到平衡时,根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3。
如果改变钩码个数,实验能完成的是（ ）
A.钩码的个数N1=N2=2,N3=4
B.钩码的个数N1=N3=3,N2=4
C.钩码的个数N1=N2=N3=4
D.钩码的个数N1=3,N2=4,N3=5
6.(多选)“探究求合力的方法”的实验情况如图所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳。关于此实验下列说法正确的是（ ）
A.两个分力FOB、FOC的方向一定要垂直
B.两个分力FOB、FOC间夹角要尽量大些
C.两次拉橡皮筋时,需将橡皮筋结点拉至同一位置
D.拉橡皮筋时,弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行
7、(多选)用如图所示的装置做“研究两个互成角度的共点力的合成规律”实验,主要步骤如下:
①在水平桌面上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上;
②用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的A点,在橡皮条的另一端系上两条细绳,细绳的另一端系着绳套;
③用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,橡皮条与细绳的结点到达某一位置O,记下O点的位置及两个弹簧测力计的示数F1和F2;
④只用一个弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数F,记下F的大小和方向;
⑤选好标度,分别作出力F1、F2、F的图示,用虚线把F的箭头端与F1、F2的箭头端连接;
⑥多次进行实验,归纳得到结论。下列措施中,能减小误差的是（ ）
A.F1、F2的大小要尽量小些
B.在不超过弹簧测力计量程的情况下,F1、F2的大小要尽量大些
C.拉橡皮条时,弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行
D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要近些
8、(多选)在“验证平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如图所示)．实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条．某同学认为在此过程中必须注意以下几项，其中正确的是( )
A．两根细绳必须等长
B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C．在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行
D．用两个弹簧测力计拉绳套时，两测力计示数可以不同
二、非选择题
9、在“验证力的平行四边形定则”实验中,橡皮条一端固定在贴有白纸的水平木板上的P点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着量程为0~5 N、分度值为0.1 N的弹簧测力计A和B,平行木板沿两个不同的方向拉弹簧测力计。某次实验,当橡皮条与两细绳的结点被拉到O点时,两细绳刚好相互垂直,弹簧测力计的示数如图甲所示。
甲
(1)两细绳对结点的拉力大小可由A、B分别读出:FA= N和FB= N;
(2)请在图乙的方格纸(一小格边长表示0.5 N)上画出这两个力及它们合力F的图示。
乙
10、几位同学想用身边器材在宿舍做“验证力的平行四边形定则”实验,操作如下,请你完成其中的填空:
(1)找几根长度相同的轻橡皮筋,各用一根细线将其一端挂起,下端悬吊同样重的文具,选出静止时伸长量相同的三根橡皮筋,则这三根橡皮筋的劲度系数 。
(2)在白纸上画一个半径 (填“大于”“等于”或“小于”)橡皮筋原长的圆,标记圆心位置O,将这三根橡皮筋未连细线的一端连接在一起,同时往外拉三根细线,保持三根橡皮筋与纸面平行且中间结点与圆心O重合。记录静止时三根橡皮筋与细线连接端的位置A、B、C(如图)。
(3)移开橡皮筋,画出A、B、C三点与圆心O的连线,设三条线分别交圆周于A'、B'、C'三点,则可以用线段 表示橡皮筋OA的拉力大小(同样方式表示橡皮筋OB、OC的拉力大小)。
(4)用测得的三个力在纸上作图,验证在实验误差允许的范围内平行四边形定则是否成立。
11、某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则,设计了如图所示的实验装置,固定在竖直木板上的量角器的直边水平,橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O的正上方A处,另一端系绳套1和绳套2。
(1)主要实验步骤如下:
①弹簧测力计挂在绳套1上,竖直向下拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O处,记下弹簧测力计的示数F;
②弹簧测力计挂在绳套1上,手拉着绳套2,缓慢拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O处,此时绳套1沿0°方向,绳套2沿120°方向,记下弹簧测力计的示数F1;
③根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F1'= ;
④比较 ,即可初步验证;
⑤只改变绳套2的方向,重复上述实验步骤。
(2)保持绳套2方向不变,绳套1从图示位置向下缓慢转动90°,此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动,关于绳套1的拉力大小的变化,下列结论正确的是 。
A.逐渐增大 B.先增大后减小
C.逐渐减小 D.先减小后增大
12、某同学用如图所示的实验装置来“验证力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M,弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置。(重力加速度为g)
(1)为了完成实验,需要记录结点O的位置以及弹簧测力计的示数和弹力的方向,如果作图得到的合力方向近似在____________方向上,且大小近似等于____________,则平行四边形定则得以验证。
(2)下列不必要的实验要求是____________(请填写选项前对应的字母)。
A.木板平面要保持竖直
B.两个弹簧测力计必须完全相同
C.拉力方向应与木板平面平行
D.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置
(3)某次实验中,该同学使弹簧测力计B处于水平方向,发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,为了能够完成实验,他应该____________。
A.换用质量稍轻的重物
B.保持弹簧测力计B的拉力方向不变,减小其拉力
C.保持弹簧测力计B的拉力大小不变,将其逆时针旋转一个小角度
D.保持弹簧测力计B的拉力大小不变,将其顺时针旋转一个小角度
13、某同学在做验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则实验时,把橡皮条的一端用图钉固定于P点,同时用两个弹簧测力计将橡皮条的另一端拉到位置O。这时两弹簧测力计的示数分别为FA=3.5 N、FB=4.0 N,其位置记录如图甲所示。倘若橡皮条的活动端仅用一个弹簧测力计拉着,也把它拉到O点位置,弹簧测力计的示数为FC=6.0 N,其位置如C。
(1)用0.5 cm表示1 N,在图乙中作出力FA、FB和FC的图示并根据平行四边形定则在图乙中作出FA和FB的合力F。
(2)F的大小为____________ N。
(3)实验中,要求先后两次力的作用效果相同,指的是_______(填正确选项前字母)。
A.两个弹簧测力计拉力F1和F2的大小之和等于一个弹簧测力计拉力的大小
B.橡皮条沿同一方向伸长
C.橡皮条伸长到同一长度
D.橡皮条沿同一方向伸长同一长度
答案与解析
1、D
解析：该实验的实验目的是验证力的平行四边形定则,要根据两个弹簧测力计拉橡皮条时两个拉力的大小和方向作出平行四边形求出其合力大小,然后与一个弹簧测力计拉橡皮条时的拉力大小进行比较,最后得出结论,故需要记录的是O点位置,两拉力的大小和方向,故A、B、C错误,D正确。
2、D
解析：通过实验作出三个力的图示来验证“力的平行四边形定则”，因此重物的重力必须要知道，故A项必要；弹簧测力计用来测出力的大小，在测之前必须校零，故B项必要；拉线方向必须与木板平面平行，这样才能确保力的大小的准确性，故C项必要；当结点O位置确定时，弹簧测力计A的示数也确定，由于重物的重力已确定，两力的大小与方向均一定，因此弹簧测力计B的拉力大小与方向也一定，所以不需要改变拉力多次实验，故D项不必要．
3.B
解析：在同一次实验中,为了使弹簧测力计两次拉橡皮条的效果相同,O点位置保持不动,故A错误;探究力的合成规律的实验要求力的测量尽量准确,为了减小摩擦对实验造成的影响,实验中,橡皮条、细绳和弹簧测力计应与木板保持平行而且不能直接接触,故B正确;实验中对两弹簧测力计之间的夹角没有具体要求,只要夹角不过大或过小,便于作图即可,故C错误;实验中弹簧测力计使用时力不能超过量程,大小适当即可,对其大小并没有具体要求,故D错误。
4、A
解析：本题中两个弹簧测力计的拉力与一个弹簧测力计的拉力产生了相同的形变效果，故F是F1与F2的合力，F1与F2是F的分力，F1、F2的大小之和不一定等于F，故选项A正确，B错误；保持甲中的橡皮筋在图示位置，即保证F1、F2的合力不变，若改变其中一个分力的大小，则另一个分力的大小和方向一定变化，故选项C、D错误。
5、BCD
解析：(1)实验中拉力大小用钩码的个数与每个钩码重力的乘积表示,实验中的分力与合力的关系必须满足F1+F2>F3,故B、C、D正确,A错误。
6. CD
解析：实验要方便、准确,两分力适当大点,读数时相对误差小,夹角不宜太大,也不宜太小,两个分力FOB、FOC的方向不一定要垂直,故A、B错误;两次拉橡皮筋时,为保证效果相同,需将橡皮筋结点拉至同一位置,故C正确;拉橡皮筋时,弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行,可以使读数准确,减小误差,故D正确。
7、BC
解析：在不超过弹簧测力计量程的情况下,F1、F2的大小要尽量大些,A错误,B正确。拉橡皮条时,弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行,C正确。拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些,故D错误。
8、CD
解析：在本实验中细绳只记录作用力的方向，两绳不必等长；两力合成时，其合力方向不一定在两分力的夹角平分线上，因此，不必使橡皮条与两绳夹角的平分线在同一直线上；实验时弹簧测力计应与木板平面平行，使读数与绳作用力相等，则C正确，A、B错误；两测力计拉绳套时，两力的大小可以不同，也不宜太小，D正确．
二、非选择题
9、答案：(1)4.00　2.50
(2)图见解析
解析：(1)弹簧测力计的分度值为0.1 N,由图示弹簧测力计可知,其示数FA=4.00 N,FB=2.50 N。
(2)根据所选标度作出力FA、FB的图示,然后以表示两力的线段为邻边作平行四边形,对角线表示两拉力的合力,如图所示。
10、答案：(1)相同
(2)等于
(3)A'A
解析：(1)橡皮筋下端悬吊同样重的文具,橡皮筋受到的拉力F大小相等,由F=kx可知,静止时伸长量x相同的三根橡皮筋,劲度系数k相同。
(2)在白纸上画一个半径等于橡皮筋原长的圆,标记圆心位置O,将这三根橡皮筋未连细线的一端连接在一起。
(3)橡皮筋伸长后,在劲度系数一定时,橡皮筋的拉力大小与橡皮筋的伸长量成正比,可以用橡皮筋的伸长量表示拉力大小,则可以用线段A'A表示橡皮筋OA的拉力大小。
11、答案：(1)　F1'和F1
(2)D
解析：(1)根据平行四边形定则,可得绳套1的拉力F1'=F tan 30°=,通过比较F1和F1',在误差允许的范围内是否相等,则可初步验证。
(2)保持绳套2方向不变,绳套1从图示位置向下缓慢转动90°,此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动,根据平行四边形定则可知,当绳套1从图示位置向下缓慢转动30°时,绳套1上的拉力最小,然后又逐渐增大,故A、B、C错误,D正确。
12、解析：(1)结点O处于平衡状态,故A、B的合力方向近似在竖直方向上,且大小近似等于Mg,则可验证平行四边形定则。
(2)木板平面要保持竖直,要保证画力沿竖直方向,故A必要;弹簧测力计测量准确即可,不要求两测力计相同,故B不必要;拉线方向必须与木板平面平行,这样才能确保力的大小准确性,故C必要;由于本实验中重物的重力一定,因此两弹簧测力计的拉力的合力大小方向均是一定的,所以不需要再让结点每次静止在同一位置,故D不必要。
(3)弹簧测力计A的指针超出其量程,则说明与弹簧测力计B和重物相连的两根细线的拉力的合力已偏大。又由于挂重物的细线力的方向已确定,所以要么减小重物的重量,要么改变测力计B拉细线的方向,保持弹簧测力计B的拉力不变,将其顺时针旋转一个小角度,从而使测力计A不超出量程,故A、D可行,B、C不可行。
答案:(1)竖直　Mg　
(2)B、D　
(3)A、D
13、解析：(1)根据力的图示,如图所示;
(2)根据平行四边形定则作出FA和FB的合力F,如图所示,由图示可求得合力:F=5.6 N。
(3)实验中,要求先后两次力的作用效果相同,指的是橡皮条沿同一方向伸长同一长度。故A、B、C错误,D正确。
答案:(1)见解析图
(2)5.6
(3)D