教科版物理必修1同步测试：第2章 实验：探究共点力合成的规律

1．(2015·高考安徽卷)
在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端．用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示．请将以下的实验操作和处理补充完整：
①用铅笔描下结点位置，记为O；
②记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线；
③只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3，________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
④按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3；
⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；
⑥比较________的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验．
解析：③用铅笔描出绳上的几个点，用刻度尺把这些点连成直线(画拉力的方向)，目的是画出同两分力产生相同效果的这个力的方向．
⑥F与F3作比较，即比较用平行四边形定则作出的合力和产生相同效果的实际的力是否相同，即可验证力的平行四边形定则的正确性．
答案：③沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线　⑥F与F3
2．某同学做“探究共点力合成的规律”实验时，主要步骤有
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．用图钉把橡皮筋的一端固定在木板上的A点，在橡皮筋的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；
C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点到达某一位置O，记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；
D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；
E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮筋使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示；
F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
解析：(1)根据“探究共点力合成的规律”实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E.
(2)在C中未记下两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮筋的结点拉到同一位置O.
答案：(1)C　E　(2)C中应加上“记下两条细绳的方向”
E中应说明
“把橡皮筋的结点拉到同一位置O”
3．某同学用如图甲所示的装置做“探究共点力合成的规律”实验．将一木板竖直平行放在铁架台和轻弹簧所在平面后面．其部分实验操作如下，请完成下列相关内容：
(1)如图甲，在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O；
(2)如图乙所示，卸下钩码，然后将两细绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计将轻弹簧末端拉到同一位置O，记录细绳套AO、BO的________及两弹簧测力计相应的读数．其中B弹簧测力计的读数为________N；
(3)该同学在坐标纸上画出两弹簧拉力FA、FB的大小和方向如图丙所示，请在图丙中作出FA、FB的合力F′；
(4)已知钩码的重力，可得弹簧所受的拉力F如图丙所示，观察比较F和F′，得出结论：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
答案：(2)方向　11.40　(3)如图所示
(4)在误差允许的范围内，F＝F′
4．某同学用如图所示的实验装置来探究“共点力合成的规律”．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点的位置和拉线的方向．
(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________N.
(2)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)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，请您提出两个解决办法．________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
解析：(1)弹簧测力计的最小刻度为0.2
N，所以A的读数为3.6
N.
(2)根据三力平衡的特点可知，弹簧测力计A、B的拉力的合力与重物M的重力等值反向，故A项是必要的．弹簧测力计的零点误差影响各拉力的测量值，所以使用前需校零，B项是必要的．只有拉线方向与木板平面平行，才能保证所研究的各力在同一平面内，C项也是必要的．实验中只需测出两拉力的大小和方向以及重物的重力即可验证平行四边形定则，而测力计A的拉力不同时O点的位置就不同，故没必要使O点静止在同一位置，答案为D.
(3)弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，说明拉弹簧测力计A的力大了，可行的解决方法有：①改变弹簧测力计B拉力的大小或方向；②减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计)．
答案：(1)3.6　(2)D　(3)见解析
5．某同学在做“探究共点力合成的规律”的实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O以及两只弹簧测力计拉力的大小，如图甲所示．
　
　
　　　　甲　　　　　　　　　　　乙
(1)试在图甲中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示，并用F表示此力．
(2)有关此实验，下列叙述正确的是________．
A．两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大
B．橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力
C．两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O
D．若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可
(3)图乙所示是A和B两位同学在做以上实验时得到的结果，其中________(填“A”或“B”)比较符合实验事实．(力F′是用一只弹簧测力计拉时的示意图)
(4)在以上比较符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是：(至少写两种情况)______
__________________________________________________________________
________________________________________________________________________
解析：
(1)如图所示
(2)两弹簧测力计的拉力是分力，橡皮筋的拉力与两弹簧测力计的拉力的合力等大反向，两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大，选项A正确，选项B错误；两次拉橡皮筋时，将橡皮筋结点拉到同一位置O是为了达到相同的效果，选项C正确；若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，需调整另一只弹簧测力计拉力的大小和方向，选项D错误．
(3)图中F是F1与F2的理论合力，F′是实际合力，A符合实验事实．
(4)①F1的方向比真实方向偏左；
②F2的大小比真实偏小且方向比真实方向偏左；
③作图时两虚线没有分别与F1线和F2线平行．(任选其二)．
答案：(1)见解析图　(2)AC　(3)A　(4)见解析
6.
(2014·高考江苏卷)小明通过实验验证力的平行四边形定则．
(1)实验记录纸如图甲所示，O
点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力
F1和
F2
的方向分别过
P1
和
P2
点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力
F3
的方向过
P3
点.
三个力的大小分别为：F1＝3.30
N、F2＝3.85
N和
F3＝4.25
N.
请根据图中给出的标度作图求出
F1和F2的合力．
(2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果．他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，
发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响．
实验装置如图乙所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于
O
点，下端
N
挂一重物.
用与白纸平行的水平力缓慢地移动
N，在白纸上记录下N
的轨迹.
重复上述过程，再次记录下
N
的轨迹．
两次实验记录的轨迹如图丙所示.
过
O
点作一条直线与轨迹交于
a、b
两点，
则实验中橡皮筋分别被拉伸到
a
和
b
时所受拉力
Fa、Fb
的大小关系为________.
(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有哪些？
(
填写选项前的字母)
A．橡皮筋的长度与受到的拉力成正比
B．两次受到的拉力相同时，橡皮筋第
2
次的长度较长
C．两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第
2
次受到的拉力较大
D．两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大
(4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项．
解析：(1)作出的图示如图所示．
(2)重物受力情况如图所示，由于重力不变，两次实验时，橡皮筋拉力T的方向相同，故水平拉力F大小相等，即Fa＝Fb.
(3)根据题图丙可知，选项B、D正确；选项A、C错误．
(4)橡皮筋拉伸不宜过长，选用新橡皮筋等可减小误差．
答案：(1)见解析(F合＝4.6～4.9
N都算对)
(2)Fa＝Fb　(3)BD
(4)橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋(或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的弹簧)