人教版高中物理必修一 第3章 第4节第3课时 实验：探究两个互成角度的力的合成规律 (Word版含答案)

人教版高中物理必修一 第3章 第4节第3课时 实验：探究两个互成角度的力的合成规律 能力
一、实验题（共2小题；共12分）
1. 某同学通过实验验证力的平行四边形定则。实验步骤：
①将弹簧测力计固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向。
②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧测力计的挂钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧测力计示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为 、 ，记录弹簧测力计的示数 ，测量并记录 、 间的距离（即橡皮筋的长度 ）。每次将弹簧测力计的示数改变 ，测出所对应的 ，部分数据如图表所示：
③找出②中 时橡皮筋两端的位置，重新标记为 、 ，橡皮筋的拉力记为 。
④在挂钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在挂钩上，如图乙所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使挂钩的下端达到 点，将两笔尖的位置标记为 、 ，橡皮筋 段的拉力记为 ， 段的拉力记为 。
完成下列作图和填空：
（1）利用表中数据在图丙中画出 图线，根据图线求得 。
（2）测得 ，，则 的大小为 。
（3）在图丁中根据给出的标度，作出 和 的合力 的图示。
（4）通过比较 与 的大小和方向，即可得出实验结论。
2. 某实验小组用一个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 的正上方 处，另一端系绳套 和绳套 。
（1）主要实验步骤如下：
①弹簧测力计挂在绳套 上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达 处，记下弹簧测力计的示数 ；
②弹簧测力计挂在绳套 上，手拉着绳套 ，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达 点，此时绳套 沿 方向，绳套 沿 方向，记下绳套 弹簧测力计的示数 ；
③根据力的平行四边形定则，计算此时绳套 的拉力 ；
④比较 和 ，即可初步验证力的平行四边形定则；
⑤只改变绳套 的方向，重复上述实验步骤。
（2）保持绳套 方向不变，绳套 从图示位置向下缓慢转动 ，此过程中保持橡皮筋的结点在 处不动，关于绳套 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
答案
第一部分
1. （1） 见图
；
（ 、 、 均正确）
【解析】如图 所示，图线与横轴交点的横坐标即橡皮筋原长，故 。
（2） （ 均正确）
【解析】由图 知橡皮筋的劲度系数 ， 、 的长度之和是 ，原长 ，则形变量 ，所以弹力 。
（3） 见图
【解析】合力 的图示如图 所示。
（4）
【解析】橡皮筋搭在挂钩上拉至 点和把橡皮筋挂在挂钩上拉至 点效果相同， 应与 比较。
2. （1）
【解析】③根据力的平行四边形定则计算绳套 的拉力 ；
（2） D
【解析】保持绳套 方向不变，绳套 从图示位置向下缓慢转动 此过程中保持橡皮筋的结点在 处不动，说明两个细绳拉力的合力不变，作图如下：
故绳套 的拉力先减小后增大，故A、B、C错误，D正确。
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