实验:验证力的平行四边形定则
1、在“互成角度的两个力的合成”实验中,如图所示,用AB两弹簧秤拉橡皮条结点O,使其位于E处,此时α+β=90°,然后保持A的读数不变,当α角由图中所示的值逐渐减小时,要使结点仍在E处,可采取的办法是( )
A.增大B的读数,β角不变 B.减小B的读数,减小β角
C.减小B的读数,增大β角 D.增大B的读数,增大β角
2、某同学在家中用三根相同的橡皮筋(遵循胡克定律)来探究求合力的方法,如图所示,三根橡皮筋在O点相互连接,拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点.在实验中,可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小,并通过OA、OB、OC的方向确定三个拉力的方向,从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法.在实验过程中,下列说法正确的是( )
A.实验需要测量橡皮筋的长度以及橡皮筋的原长
B.为减小误差,应选择劲度系数尽量大的橡皮筋
C.以OB、OC为两邻做平行四边形,其对角线必与OA在一条直线上且长度相等
D.多次实验中O点不必固定
3、在“探究力的合成的平行四边形定则”实验中,某同学用两把弹簧秤将橡皮筋的端点拉到点O后,作出了这两个拉力F1、F2的图示,如图甲所示.改用一把弹簧秤将橡皮筋的端点拉到同一点O,此时弹簧秤的示数F如图乙所示.
(1)图乙中,弹簧秤的示数F大小为__________N;
(2)在图甲中作出弹簧秤拉力F的图示;
(3)用虚线把力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接,观察图形,可以发现的规律是__________.
4、在“验证力的平行四边形定则”实验中,将橡皮筋的一端C固定在竖直放置的木板上,另一端系上两根细绳OA、OB,O为两细绳与橡皮筋的结点,细绳OA跨过钉在木板上的光滑的钉子C,下端挂重力已知的钩码,细绳OB用一个弹簧秤钩住,如图所示,可以通过改变钩码的个数和弹簧秤的拉力调整橡皮筋与两细绳的结点O的位置.
(1)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、两细绳的夹角必须成90°,以便于算出两细绳的合力
B、橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C、在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
D、只用弹簧秤通过细绳拉橡皮筋时,结点O达到的位置应与钩码、弹簧秤同时拉时相同
(2)图中OC与橡皮筋延长线的夹角为α,细绳OB与橡皮筋延长线的夹角为β,且α+β>90°,下列操作正确的是__________.
A、增加钩码个数后,为使结点位置不变,应减小β,同时减小弹簧秤的拉力
B、增加钩码个数后,为使结点位置不变,应增大β,同时增大弹簧秤的拉力
C、保持钩码个数不变,将钉子向左移动一些,为使结点位置不变,应增大β,同时增大弹簧秤的拉力
D、保持钩码个数不变,将钉子向左移动一些,为使结点位置不变,应减小β,同时增大弹簧秤的拉力.
5、①利用如图所示的装置来探究求合力的方法,其中A是橡皮条、B是弹簧称、C是细绳、D是白纸、E是木板、F是图钉、此外还应配备__________
②将下述实验步骤按正确顺序用数字排列应是__________
(1)在白纸上按比例做出两个力F1和F2的图示.
(2)只用一只测力计,通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置.
(3)记下两测力计读数,描出两测力计的方向.
(4)在水平放置的木板上,垫一张白纸,把橡皮条的一端固定在板上P点,用两条细绳连接在橡皮条的另一端,通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉橡皮条,使橡皮条与细绳的连接点到达某一位置、并记下此位置.
(5)记下测力计的读数F和细绳方向,按同一比例做出这个力的图示.
(6)改变两测力计拉力的大小和方向,重做两次实验,从实验得出结论.
(7)探究这三个力的大小和方向的关系.
③在实验过程中要注意:
(1)细绳、弹簧秤应与水平木板保持__________
(2)弹簧秤伸长的方向与细绳要__________.
三、解答题
6、某同学找到一条遵循胡克定律的橡皮筋来验证力的平行四边形定则,设计了如下实验:
(1)将橡皮筋的两端分别与两条细线相连,测出橡皮筋的原长;
(2)将橡皮筋一端细线用钉子固定在竖直板上A点,在橡皮筋的中点O再用细线系一重物,自然下垂,如图甲所示;
(3)将橡皮筋另一端细线固定在竖直板上的B点,如图乙所示.
为完成实验,下述操作中需要的是__________.
A.橡皮筋两端连接细线长度必须相同
B.要测量图甲中橡皮筋Oa和图乙中橡皮筋Oa、Ob的长度
C.A、B两点必须在同一高度处
D.要记录图甲中O点的位置及过O点的竖直方向
E.要记录图乙中结点O的位置、过结点O的竖直方向及橡皮筋Oa,Ob的方向.
7、研究共点力的合成”的实验情况如图甲所示,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,图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示.
(1)图乙中的F与F′两力中,方向一定沿AO方向的是力__________.
(2)本实验采用的主要科学方法是( )(单选题)
A.理想实验法 B.等效替代法
C.控制变量法 D.建立物理模型法
(3)实验中可减小误差的措施有( )(多选题)
A.两个分力、的大小要尽量大些 B.两个分力、间夹角要尽量大些
C.拉橡皮筋时,弹簧秤、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行
D.拉橡皮条的细绳要适当长些,标记同一细绳方向的两点要适当远些
(4)若甲图中角BOC< ,在保持O点位置和BO拉力方向不变的前提下,将CO方向缓慢转至与AO垂直的过程中,OB绳所连弹簧秤的示数将 __________(填变大、变小、先变大后变小或先变小后变大);OC绳所连弹簧秤示数将__________ (填变大、变小、先变大后变小或先变小后变大)
8、某同学做“验证力的平行四边形定则”实验中,主要步骤是:
A.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上.
B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套.
C.用两个弹簧秤分别勾住绳套,互成角度的拉橡皮条,使橡皮条拉长,结点到达某一位置O,记录下O点的位置,读出两个弹簧秤的示数.
D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺做出两只弹簧秤的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F;
E.只用一只弹簧秤,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧秤的示数,记下细绳的方向,按同一标度做出这个力Fˊ的图示.
F.比较力Fˊ和F的大小和方向,看他们是否相同,得出结论.
上述步骤中:
(1)有重要遗漏的步骤的序号是__________和__________;
(2)遗漏的内容分别是:__________和__________.
9、图甲为“探究求合力的方法”的实验装置.
(1)下列说法中正确的是__________.
A.在测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中,橡皮条结点O的位置不能变化
B.弹簧测力计拉细线时,拉力方向必须竖直向下
C.F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程
D.为减小测量误差,F1、F2方向间夹角应为90°
E.弹簧测力计的指针如图乙所示,由图可知拉力的大小为4.0N.
(2)某同学在调整了定滑轮的位置的情况下,在验证力的平行四边形定则实验中得到如下数据,请选择合适的标度在图丙方框中作图完成实验数据的处理.
10、(1)某实验小组在《互成角度的两个共点力的合成》实验中,做好实验准备后,先用两个弹簧秤把橡皮条的结点拉到某一位置O,此时他们需要记录的是__________、__________和__________,接着用一个弹簧秤拉橡皮条,要特别注意的是__________.
(2)下列实验操作中正确的是__________.
A.在测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中,橡皮条结点O的位置不能变化
B.弹簧测力计拉细线时,拉力方向必须竖直向下
C.F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程
D.为减小测量误差,F1、F2方向间夹角应为90°
(3)弹簧测力计的指示如图乙所示,由图可知拉力的大小为__________N.
(4)在实验中,如果只将细绳换成橡皮筋,其他步骤没有改变,那么实验结果是否会发生变化?答:__________.(选填“变”或“不变”)
11、图甲是“验证力的平行四边形定则”的实验装置.实验操作如下:
①弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M,测量__________并记录为F.
②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(如图),此时需记下结点O的位置和两测力计的示数F1、F2以及__________.
③某同学已在图乙纸上作出F1、F2的图示,请根据力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F′.
④改变两细线的夹角,重复做几次实验.若F′的方向近似在__________方向上,且大小近似等于F,则平行四边形定则得以验证.
12、小明通过实验探究合力的方法:
(1)实验所用的一只弹簧测力计如1图所示,在用它测力前应对它进行的操作是__________.
(2)在测出F1、F2和对应的合力F后,他在纸上画出了F1、F2的图示,如2图所示.请你帮助他在图中画出合力F的图示(测得F=4.9N,图中a、b为记录F方向的两点).
(3)小明用虚线把F的箭头末端分别与F1、F2的箭头末端连接起来;观察图形后,他觉得所画的图形很像平行四边形.至此,为正确得出求合力的一般方法,年认为小明接下来应该做些什么(写出两点即可)?
①__________
②__________.
13、(1)在“探究共点力合成的规律”的实验中,要求每次合力与分力产生相同的效果,必须__________
A.每次把橡皮条拉直
B.每次将橡皮条拉到同样的位置
C.每次准确读出弹簧秤的示数
D.每次记准细绳方向
(2)如果“力的平行四边形定则”得到验证,那么图中=__________.
14、如图为“验证力的平行四边形定则”实验,三个细线套L1、L2、L3一端共系于一个结点,另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上,A挂于固定点P.手持B拉动细线,使结点静止于O点.
①某次实验中A的指针位置如图所示,其读数为__________N;
②实验时要读出A、B的示数,还要在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置、__________、__________和__________;
③下列实验要求中必要的是__________(填选项的字母代号);
A.弹簧测力计需要在实验前进行校零
B.细线套方向应与木板平面平行
C.需要用托盘天平测量重物M的质量
D.弹簧测力计B始终保持水平.
15、如图所示,某小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解.A、B为两个相同的双向力传感器,该型号传感器在受到拉力时读数为正,受到压力时读数为负.A连接质量不计的细绳,可沿固定的板做圆弧形移动.B固定不动,通过光滑铰链连接长0.3m的轻杆.将细绳连接在杆右端O点构成支架.保持杆在水平方向,按如下步骤操作:
(1)测量绳子与水平杆的夹角∠AOB=θ;
(2)对两个传感器进行调零;
(3)用另一绳在O点悬挂在一个钩码,记录两个传感器读数;
(4)取下钩码,移动传感器A改变θ角.
重复上述步骤,得到图示表格a.
①根据表格a,A传感器对应的是表中力__________(填“F1”或“F2”).钩码质量为__________kg(保留1位有效数字).
F1N 1.001 0.580 … 1.002 …
F2N -0.868 -0.291 … 0.865 …
θ 30° 60° … 150° …
表a
F1N 1.103 …
F2N … … …
θ 30° 60° …
表b
②某次操作中,有同学使用不同钩码做此实验,重复上述实验步骤,得到图示表格b,则表格中30°所对应的F2空缺处数据应为__________ N(保留3位有效数字).
16、如图所示为某同学为探究分力与合力关系的实验装置图,竖直木板上有一固定的定滑轮,三个钩码通过一细绳绕过定滑轮拉着,第一次用两个弹簧秤将吊着三个钩码的绳的绳端拉到板上O点,在竖直木板的白纸上记下两个弹簧秤拉力F1、F2的大小及方向.
(1)甲、乙是在作图分析时作出的两种图,你认为其中图__________是正确的.(填“甲”或“乙”).图中__________(填“F”或“F′”)是F1、F2合力的理论值,__________(填“F”或“F′”)是F1、F2合力的实验值.
(2)实验中引起F和F′并不能完全重合的原因可能有__________.(说出至少两点)
17、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”.三条细绳结于O点分别与两弹簧测力计和钩码相接.
①实验步骤如下:
A.弹簧测力计A挂于固定在竖直木板上的P点;
B.结点O下的细线挂钩码C;
C.手持弹簧测力计B缓慢向左拉,使结点O静止在某位置
D.记下钩码质量、结点O的位置、读出并记录弹簧测力计A和B的示数、记录.
②在实验过程中,下列哪些情况会对实验结果产生误差?
答:__________(选填选项前的字母)
A.木板不竖直
B.A弹簧测力计外壳的重力
C.B弹簧测力计的拉力方向没有保持水平
D.改变弹簧测力计B拉力进行多次实验时,结点O的位置发生变化
③某次实验中.该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,请你提出解决问题的一个办法__________.
18、在做验证力的平行四边行定则实验中:
(1)其中两个实验步骤分别是
A.在水平放置的方木板上固定一张白纸,用图钉把橡皮条的一端固定在方木板上,另一端拴上两个绳套,通过细绳同时用两个弹簧测力计(弹簧测力计与方木板平面平行)互成角度地拉橡皮条,使它与细绳的结点到达某一位置O点,在白纸上用铅笔记下O点的位置并读出两个弹簧测力计的示数F1和F2.
B.只用一只弹簧测力计,通过细绳拉橡皮条,使它的伸长量与两个弹簧测力计拉时相同,读出此时弹簧测力计的示数F′并记下细绳的方向.
请指出以上步骤中的错误或疏漏:A中是__________;
B中是__________.
(2)在此实验中,假如F1的大小及方向固定不变(如图所示),那么为了使橡皮条仍然伸长到O点,对F2来说,下面几种说法中正确的是__________(填序号)
A.F2可以有多个方向;
B.F2的方向和大小可以有多个值
C.F2的方向和大小是惟一确定值
D.F2的方向是惟一的,但大小可有多个值.
19、某同学在做“验证力的平行四边形定则”的实验时,主要步骤如下:
A.桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上;
B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的E点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,绳的末端系好绳套;
C.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,结点到达某一位置O,记下O点位置,__________,记下两弹簧测力计的读数F1、F2;
D.只用一个弹簧测力计钩住绳套,__________,读出弹簧测力计的读数F’,记下细绳方向OC;
E.按选好的标度从O点沿两绳的方向作两分力F1、F2的图示;
F.再按力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F,比较F和F’,得出结论;
(1)把上述步骤C、D补充完整
①__________;
②__________.
(2)在本实验中,下列可以减小实验误差的方法是__________
A.两个分力F1和F2的夹角最好接近1800
B.拉橡皮条的细绳要短一些好
C.实验中弹簧测力计必须与木板平行,读数视线要正对弹簧测力计的示数
(3)①如图乙所示,用弹簧测力计测得F′=__________N.(注意估读)
②在丙图中画出力的图示:按同样的标度作出力F′的图示.
③在丙图中画出力的图示:按力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F
20、在“探究求合力的方法”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套,某同学还找来了实验室里常用的几种弹簧秤.如图所示.
(1)为最准确完成实验,在做实验时最合理的是选择__________图弹簧秤?(填写“甲”、“乙”、或“丙”)
(2)在实验中,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(如图丁).实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套,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:
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.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行.
其中正确的是__________.(填入相应的字母)
(3)若在实验中,把木板竖直放置,同时用细绳OA跨过钉在木板上的光滑的钉子C,下端挂重力已知的钩码,细绳OB用一个弹簧秤钩住,如图丁所示,可以通过改变钩码的个数和弹簧秤的拉力调整橡皮筋与两细绳的结点O的位置.图中OC与橡皮筋延长线的夹角为α,细绳OB与橡皮筋延长线的夹角为β,且α+β>90°,下列操作正确的是__________
A.增加钩码个数后,为使结点位置不变,应减小β,同时减小弹簧秤的拉力
B.增加钩码个数后,为使结点位置不变,应增大β,同时增大弹簧秤的拉力
C.保持钩码个数不变,将钉子C向左移动一些,为使结点位置不变,应增大β,同时增大弹簧秤的拉力
D.保持钩码个数不变,将钉子C向左移动一些,为使结点位置不变,应减小β,同时增大弹簧秤的拉力.
1、答案:
B
试题分析:要使结点不变,应保证合力大小、方向不变,保持A的读数不变,即要求一个分力大小不变,故可以根据平行四边形定则作图分析得出结果.
试题解析:该题本质上考查了物体的动态平衡,由题意可知:保持D点位置不动,即合力大小方向不变,弹簧测力计A的读数不变,因此根据要求作出力的平行四边形定则,画出受力分析图如下:
所以由图可知α角逐渐变小时,B的示数减小,同时β角减小,故ACD错误,B正确.
故选B.
2、答案:
AD
A、需要知道橡皮筋的伸长量才能表示橡皮筋的弹力,故应该测量橡皮筋的原长,故A正确;
B、为了减小误差,橡皮筋的伸长量应该大些,故应选择劲度系数稍小的橡皮筋,故B错误;
C、由于橡皮筋的弹力与它的长度不成正比,所以OB、OC弹力的合力方向与以OB、OC为两邻边做平行四边形的对角线不重合,故C错误;
D、不同的O点依然满足任意两个橡皮筋弹力的合力与第三个橡皮筋弹力等大反向的特点,所以即使O点不固定,也可以探究求合力的方法,故D正确.
故选AD.
二、填空题
3、答案:
试题分析:先得出弹簧秤的最小分度,再由指针的位置读出拉力的示数;
画力的图示应注意先选择合适的标度,再由标度表示出力的大小,由细线的方向得出力的方向;根据作图的方法作图即可.
试题解析:(1)由图可知,弹簧秤的最小分度为0.1N;
则弹簧秤的示数F大小为2.05N.
(2)作出平行四边形,即其对角线的长度表示力的大小,箭头的指向表示力的方向,
如图所示:
(3)用虚线把力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接,观察图形,可以发现的规律是分力与其合力间遵循平行四边形定则.
故答案为:(1)2.05,
(2)如图,
(3)分力与其合力间遵循平行四边形定则.
4、答案:
试题分析:在实验中必须确保橡皮筋拉到同一位置,即一力的作用效果与两个力作用效果相同.同时从力的图示角度作出受力图,因此力图是本实验关键之处.作出力的大小与方向是重点,至于两力夹角没有特定要求.利用共点力动态平衡,控制两个力的合力不变,当其中一个分力如何变时,则另一个力会怎么变.
试题解析:(1)
A项两个力拉橡皮筋时,只要将橡皮筋拉到同一位置即可,两力夹角不一定90°.故A不正确
B项两绳的方向、大小均不固定,只要将橡皮筋拉到同一位置,故B不正确
C项弹簧秤是否与木板平面平行,将会影响弹簧秤的读数,即力的大小.故C正确
D项不论仅用弹簧秤,还是用钩码与弹簧秤拉,要确保作用效果相同,所以必须达到同一位置.故D正确
故选CD
(2)
当两力的夹角大于90°,且两力的合力不变,控制一个力的方向不变增大力的大小时,则另一个力的大小增大,β也增大
如图所示
故A不正确、B正确
当两力的夹角大于90°,且两力的合力不变,控制一个力的大小不变增大α时,则另一个力的大小增大,β减小.
如图所示
故C不正确、D正确
故选BD
5、答案:
试题分析:(1)了解“验证力的平行四边形定则”实验原理,即可知道该实验需要的仪器;
(2)本实验采用了等效替代的方法,要求两次拉橡皮筋时要使橡皮筋的形变相同,就量将橡皮筋拉到同一点,两次效果相同.实验步骤一般都是先安装设备,然后进行实验、测量,最近整理仪器,进行数据处理的顺序进行实验.
(3)在实验过程中要注意:①细绳、弹簧秤应与水平木板保持平行;②弹簧秤伸长的方向与细绳要在同一直线上.
试题解析:(1)除已有的器材(橡皮条、弹簧称、细绳、白纸、木板、图钉)外,根据实验原理可知该实验是通过作出平行四边形来验证的,需要画力的图示,所以还需要刻度尺;
(2)进行实验时在明确实验原理以及实验目的基础上,要先进行实验设备的安装,即先在桌面上放一块方木板,在木板上垫一张白纸,把橡皮条一端固定在木板的P点,然后进行实验和有关数据的测量,最后进行数据处理和仪器的整理.故实验步骤是:4 3 1 2 5 7 6;
(2)在实验过程中要注意:
①细绳、弹簧秤应与水平木板保持平行;
②弹簧秤伸长的方向与细绳要在同一直线上.
故答案为:
(1)刻度尺
(2)4 3 1 2 5 7 6
(3)平行 在同一直线上
三、解答题
6、答案:
BE
试题分析:
本实验是通过作合力与分力图示的方法来验证平行四边形定则,需要测量合力与分力的大小,根据这个原理来选择.
选项A:橡皮筋连接的细绳要稍微长些,并非要求等长,故A错误;
选项B:三条橡皮筯遵守胡克定律,要测量拉力可以通过测量橡皮筋的长度,得到橡皮筋的伸长量,研究拉力与伸长量的倍数来根据比例作力的图示.故B正确;
选项C:A、B两点不必须等高,故C错误;
选项D:记录图甲中O点的位置和O点的竖直方向不需要记录,故D错误;
选项E:要记录图乙中结点O的位置、过结点O的竖直方向及橡皮筋Oa,Ob的方向.故E正确;
故选:BE.
7、答案:
(1)F′
(2)B
(3)ACD
(4)增大;先减小后增大
试题分析:
(1)明确实验原理,了解实验误差的存在,知道该实验中“理论值”和“实验值”的区别;
(2)正确理解“等效替代”科学思想方法的应用
(3)根据合力与分力的关系来分析判断;在分析合力和分力的大小关系时,可以类比一下平行四边形对角线和两边之间的关系.
(4)保持O点位置不动,即合力大小方向不变,弹簧测力计BO的方向不变,因此根据要求作出力的平行四边形示意图即可正确解答.
解:(1)F是通过作图的方法得到合力的理论值,而F′是通过一个弹簧称沿O方向拉橡皮条,使橡皮条伸长到O点,使得一个弹簧称的拉力与两个弹簧称的拉力效果相同,测量出的合力.故方向一定沿AO方向的是F′,由于误差的存在F和F′方向并不在重合.
故答案为:F′.
(2)合力与分力是等效替代的关系,所以本实验采用的等效替代法.
故选:B.
(3)选项A: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,合力太小,读数的相对误差大,故B错误,A正确;
选项C:拉橡皮筋时,弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行,故C正确;
选项D:AO间距离要适当,将橡皮筋拉至结点O时,拉力要适当大些.故D正确。
故选:ACD.
(4)对点O受力分析,受到两个弹簧的拉力和橡皮条的拉力,如图,其中橡皮条长度不变,其拉力大小不变,OB弹簧拉力方向不变,OC弹簧拉力方向和大小都改变
根据平行四边形定则可以看出弹簧秤OC的读数先变小后变大,弹簧秤OB的读数不断变大;
故答案为:(1)F′;(2)B;(3)ACD;(4)增大;先减小后增大。
8、答案:
(1)C和E(2)C中未记下两条绳子的方向;E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了位置O .
试题分析:
本实验为了验证力的平行四边形定则,采用的方法是作力的图示法,作出合力和理论值和实际值,然后进行比较,得出结果.
解:实验时,除记录弹簧秤的示数外,还要记下两条细绳的方向,以便确定两个拉力的方向,这样才能作出拉力的图示;步骤C中未记下两条细绳的方向;步骤E中未说明把橡皮条的结点拉到位置O.
故答案为:(1)有重要遗漏的步骤的序号是 C 、E;(2)遗漏的内容分别是:C中未记下两条绳子的方向和E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了位置O.
9、答案:
试题分析:(1)该实验采用了“等效法”,只要明确了实验原理即可,判断选项中的各个说法是否正确,根据弹簧秤指针的指示可读出拉力的大小,从而正确的解答本题;
(2)明确验证力的合成的实验原理和方法,并严格作出力的图示,然后比较作出的合力F与弹簧秤的示数F′即可.
试题解析:(1)A、在同一组数据中,只有当橡皮条节点O的位置不发生变化时,两个力的作用效果和一个力的作用效果才相同,才可以验证平行四边形定则,故A正确;
B、弹簧测力计拉细线时,方向不一定向下,只有把O点拉到同一位置即可,故B错误;
C、根据弹簧测力计的使用原则可知,在测力时不能超过弹簧测力计的量程,故C正确;
D、F1、F2方向间夹角为90°并不能减小误差,故D错误.
E、由图乙弹簧秤的指针指示可知,拉力F的大小为:4.00N.故E错误.
故选:AC
(2)取标度如图,分别作出F1和F2的力的图示如图,并以F1和F2为邻边作平行四边形,画出所夹对角线为F,即为根据平行四边形定则作出的理论值;再画出F′的图示,可见在误差范围内F与F′接近重合,这就验证了力的平行四边形定则.
故答案为:(1)AC;(2)如图所示.
10、答案:
试题分析:本实验的目的是要验证平行四边形定则,故应通过平行四边形得出合力再与真实的合力进行比较;理解实验的原理即可解答本题.
先读出弹簧测力计的最小分度,再读出整数,再估读出小数部分.
试题解析:(1)在本实验中为了得出平行四边形,我们需要知道两分力的大小和方向,故应记下两个弹簧秤的读数及两个细绳套的方向,同时为了能准确的得出合力的大小,应让两次拉时的效果相同,应记下橡皮条结点的位置以保证下次能拉至同一位置,得出相同的效果;
应特别注意应将橡皮条的结点拉到同一位置,以保证一个力拉与两个力拉时的效果相同;
(2)A、在测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中,橡皮条结点O的位置不能变化,故A错误;
B、弹簧测力计拉细线时,拉力方向不一定竖直向下,故B错误;
C、F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程,故C正确;
D、本实验只要使两次效果相同就行,两个弹簧称拉力的方向没有限制.故D错误;
故选:AC.
(3)弹簧测力计的指示如图乙所示,由图读出弹簧测力计的最小分度是0.1N,读数时估计到0.01N.由图可知拉力的大小为4.00N.
(4)在实验中细线是否伸缩对实验结果没有影响,故换成橡皮筋可以同样完成实验,故实验结果不变;
故答案为:(1)两个弹簧秤的读数,两个细线套的方向,橡皮条结点的位置;把橡皮条的结点拉到同一位置O.
(2)AC
(3)4.00
(4)不变
11、答案:
试题分析:本实验的目的是要验证平行四边形定则,故应通过平行四边形得出合力再与真实的合力进行比较;理解实验的原理即可解答本题.
根据平行四边形定则得出F1、F2的合力,与F比较即可.
试题解析:①弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M,测量M的重力并记录为F.
②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(如图),此时需记下结点O的位置和两测力计的示数F1、F2以及细线Oa、Ob、Oc的方向.
③根据力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F′,如图:
④改变两细线的夹角,重复做几次实验.若F′的方向近似在细线Oc方向上,且大小近似等于F,则平行四边形定则得以验证.
故答案为:①M的重力
②细线Oa、Ob、Oc的方向
③如图所示
④细线Oc
12、答案:
试题分析:本实验中采用了两个力合力与一个力效果相同来验证的平行四边形定则,因此采用“等效法”,
画力的图示应注意先选择合适的标度,再由标度表示出力的大小,由细线的方向得出力的方向;根据作图的方法作图即可.
试题解析:(1)实验所用的一只弹簧测力计如1图所示,在用它测力前应对它进行的操作是调零.
(2)根据力的三要素作出合力F的图示:
(3)小明用虚线把F的箭头末端分别与F1、F2的箭头末端连接起来;观察图形后,他觉得所画的图形很像平行四边形.
至此,为正确得出求合力的一般方法,①验证所画四边形十分行四边形;
②改变F1、F2的大小和方向,重复上述实验,验证猜想.
故答案为:(1)调零;
(2)如图;
(3)①验证所画四边形十分行四边形;
②改变F1、F2的大小和方向,重复上述实验,验证猜想.
13、答案:
试题分析:(1)该实验采用了“等效替代”法即要求两次拉橡皮筋时,要使橡皮筋产生的形变相同,即拉到同一位置.
(2)根据力的大小,通过共点力平衡,运用平行四边形定则求出
试题解析:(1):要使每次合力与分力产生相同的效果,每次将橡皮条拉到同样的位置,即用一个力与用两个力的作用效果相同,故B正确,A、C、D错误.
故选:B.
(2)根据O点处于平衡状态,正交分解有:
水平方向:4mgsinβ+3mgsinα=5mg ①
竖直方向:4mgcosβ=3mgcosα ②
联立①②解得:
故答案为:(1)B;(2).
14、答案:
试题分析:①由图示弹簧测力计确定其分度值,读出其示数;
②该实验中需要根据力的大小和方向做平行四边形得出合力然后与绳子l3的拉力进行比较,因此需要记录力的大小和方向以及O点位置;
③弹簧测力计A挂于固定点,下端用细线挂一重物.当弹簧测力计B一端用细线系于O点,当向左拉使结点静止于某位置.弹簧测力计A和B的示数分别为两细线的力的大小,同时画出细线的方向即为力的方向.虽悬挂重物的细线方向确定,但大小却不知,所以要测重物重力.当结点静止于某位置时,弹簧测力计B的大小与方向就已确定了.原因是挂重物的细线大小与方向一定,而弹簧测力计A大小与方向也一定,所以两力的合力必一定.
试题解析:①弹簧测力计读数,每1N被分成5格,则1格就等于0.1N.所以读数为:2.00N.
故答案为:2.0.
②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点的位置和三条细线的方向.
③A、弹簧测力计是测出力的大小,所以要准确必须在测之前校零,故A正确;
B、拉线方向必须与木板平面平行,这样才确保力的大小准确性,故B正确;
C、实验中有弹簧秤可以直接测量出重物的重力,不需要天平,故C错误;
D、该题中需要验证弹簧A、B拉力的合力,是否与绳l3的拉力(或者说M重力)等大反向,B弹簧不一定非要保持水平,故D错误.
故选:AB.
故答案为:①2.00;②L1方向,L2方向,L3方向;③AB.
15、答案:
试题分析:解本题的关键是(1)题可以对节点O进行受力分析,由竖直方向平衡条件解出m,
(2)题应对支架O点受力分析,由平衡条件即可求解.
试题解析:(1)因绳子只能提供拉力,故A传感器对应的是表中力F1,对节点O受力分析有F1sin30°=mg,解得m=0.05Kg
(2)对于O点,受力平衡,O点受到F1、F2即钩码向下的拉力,根据几何关系可知,
=0.955N,因为B受到的是压力,所以F2空缺处数据应为-0.955N.
故答案为:(1)F1;0.05;(2)-0.955.
16、答案:
试题分析:本实验采用的是等效法,即用F1、F2两个力使橡皮条伸长的长度与用一个力F使橡皮条伸长的长度相等,然后将用平行四边形定则做出的F1、F2合力的理论值和一个力实验时的实际值进行比较.
试题解析:(1)F1、F2合力的理论值是指通过平行四边形定则求出的合力值,而其实验值是指一个弹簧拉橡皮条时所测得的数值,且实验值的方向保持水平的,所以甲图是正确的,由此可知F′是F1、F2合力的理论值,F是合力的实验值;
(2)由于对弹簧秤的示数的读数及作平行四边形不准引起的误差会导致实验中引起F和F′并不能完全重合
故答案为:(1)甲;F′;F;(2)对弹簧秤的示数的读数及作平行四边形不准.
17、答案:
试题分析:弹簧测力计A挂于固定点,所以弹簧测力计外壳的重力对弹力有一定的影响,拉线方向必须与木板平面平行,这样才确保力的大小准确性,同一次实验时,O点位置不变,不是同一次实验时,O点位置可以改变.当出现超出弹簧测力计A的量程时,通过改变其中一个力大小或另一个力方向来达到此目的.
试题解析:(1)A、重力的方向是竖直的,所以木板要竖直,否则不好作图,对实验有影响.故A正确;
B、弹簧测力计外壳的重力并没有作用在弹簧上,不会造成误差.故B错误;
C、拉线方向必须与木板平面平行,这样才确保力的大小准确性,但不一定要水平.不会产生误差,故C错误;
D、改变弹簧测力计B拉力进行多次实验时,结点O的位置发生变化对实验没有影响,同一次实验时,O点位置不变.故D错误.
故选:A.
(2)当弹簧测力计A超出其量程,则说明弹簧测力计B与重物这两根细线的力的合力已偏大.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,或改变弹簧测力计B拉力的大小,从而使测力计A不超出量程.
故答案为:(1)A;(2)减小M的质量、减小OP与竖直方向的夹角、减小簧测力计B拉力的大小.
18、答案:
试题分析:(1)步骤A中只有记下两条细绳的方向,才能确定两个分力的方向,进一步才能根据平行四边形定则求合力;步骤B中只有使结点到达同样的位置O,才能表示两种情况下力的作用效果相同.
(2)根据实验的原理及实验所测量的数据可确定实验的器材;当合力不变时,根据平行四边形定则可知,若其中一个力的大小方向保持不变,则另一个可以唯一确定.
试题解析:(1)本实验为了验证力的平行四边形定则,采用的方法是作力的图示法,作出合力和理论值和实际值,然后进行比较,得出结果.所以,实验时,除记录弹簧秤的示数外,还要记下两条细绳的方向,以便确定两个拉力的方向,这样才能作出拉力的图示.步骤A中未记下两条细绳的方向;步骤B中未说明把橡皮条的结点拉到位置O.
(2)因一个弹簧秤的拉力大小、方向不变,而橡皮筋伸长到O点,说明合力不变,则由平行四边形定则可知另一个大小方向也唯一确定,故ABD错误,C正确.
故选:C.
故答案为:(1)未记两拉力方向;未拉到同一位置O点(2)C
19、答案:
(1)力的合成遵循平行四边形定则,力的图示法可以表示出力的大小、方向和作用点,因而要表示出分力,必修先测量出其大小和方向,
合力与分力是一种等效替代的关系,替代的前提是等效,实验中合力与分力一定产生相同的形变效果.
①记下两条细绳的方向
②把橡皮筋和细绳的结点拉到步骤C中的O位置
(2)A、根据平行四边形定则可知夹角太小将会导至合力过大,导致一个弹簧拉时可能超过量程,若夹角太大,导致合力太小,导致误差增大,故夹角不能太小或太大,适当即可,故A错误;
B、为了方便而且更加准确确定力的方向,操作时可以使绳套细且长一些,故B错误;
C、实验中弹簧测力计必须与木板平行,读数视线要正对弹簧测力计的示数,故C正确;
故选:C.
(3)①此弹簧秤的最小精度为0.1N,因此读数为:4.00N.
②按力的图示方法作出力F′的图示如下图所示:
③根据力的平行四边形定则,作出F1、F2的合力F,如下图所示:
故答案为:
(1)①记下两条细绳的方向;
②把橡皮筋和细绳的结点拉到步骤C中的O位置.
(2)C
(3)①4.00,②如图 ③如图
20、答案:
(1)弹簧秤水平放置有利于减小弹簧自身重力引起的误差.
所以为最准确完成实验,在做实验时最合理的是选择丙图弹簧秤.
(2)A、细线的作用是能显示出力的方向,所以不必须等长.故A错误;
B、两细线拉橡皮条时,只要确保拉到同一点即可,不一定橡皮条要在两细线的夹角平分线上.故B错误;
C、在拉弹簧秤时必须要求弹簧秤与木板平面平行,否则会影响力的大小.故C正确;
故选:C.
(3)A、当两力的夹角大于90°,且两力的合力不变,控制一个力的方向不变增大力的大小时,则另一个力的大小增大,β也增大
如图所示:
故A不正确、B正确.
B、当两力的夹角大于90°,且两力的合力不变,控制一个力的大小不变增大α时,则另一个力的大小增大,β减小.
如图所示:
故C不正确、D正确.
故选:BD
故答案为:(1)丙 (2)C (3)BD
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