高中物理教科版必修一 作业 第二章 实验：验证力的平行四边形定则 Word版含解析

1．(多选)在做“探究共点力合成的规律”的实验时，先用两个弹簧测力计拉橡皮筋，再用一个弹簧测力计拉橡皮筋，两次须使橡皮筋的结点达到同一位置，这样做是为了(　　)
A．便于测量力的大小
B．使两个分力和它的合力产生相同的效果
C．使两个分力和它的合力有相同的作用点
D．便于画出分力与合力的方向
解析：本实验是一个验证性实验，是通过看共点的两个力与它们的合力是否满足平行四边形定则，因合力与它的分力是等效力，两次使橡皮筋沿同一方向伸长相同的长度，表明第一次对橡皮筋所加的两个力与第二次对橡皮筋所加的一个力是等效力；其次，本实验是共点的两个力的合成，所以拉到同一位置也满足了共点的条件，故选B、C.
答案：BC
2．(多选)用平木板、细绳套、橡皮条、测力计等做“验证力的平行四边形定则”的实验，为了使实验能够顺利进行，且尽量减小误差，你认为下列说法或做法能够达到上述目的的是(　　)
A．使用测力计前应将测力计水平放置，然后检查并矫正零点
B．用测力计拉细绳套时，拉力应沿弹簧的轴线，且与水平木板平行
C．两细绳套必须等长
D．用测力计拉细绳套时，拉力应适当大些，但不能超过量程
E．同一次实验两次拉细绳套须使结点到达同一位置
解析：测力计拉细绳套时应与水平放置的木板平行，且施力前测力计指针指零，A、B正确；两细绳套是记录拉力方向用的，不必要求等长，C错误；为了减小误差要求拉力适当大些，但不能超过量程，D正确；本实验应用了等效的原理，即拉力效果相同，E正确．
答案：ABDE
3．如图所示是甲、乙两位同学在“共点力合成的规律”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________(选填“甲”或“乙”)同学的实验结果是符合事实的．
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筋时的拉力，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，故甲同学的实验结果是符合事实的．
答案：甲
4．如图甲所示，在竖直平面内，将小圆环挂在橡皮筋的下端，橡皮筋长度为GE.用两根弹簧测力计拉动小圆环到O点，小圆环受到作用力F1、F2和橡皮筋的拉力F0，如图乙所示．
　
(1)如图乙，此时要记录下拉力F1、F2的大小，并在白纸上记下________，以及O点的位置．
(2)实验中，不必要的是________．
A．选用轻质小圆环
B．弹簧测力计在使用前应校零
C．撤去F1、F2，改用一个力拉小圆环，仍使它处于O点
D．用两根弹簧测力计拉动小圆环时，要保持两弹簧测力计相互垂直
(3)图丙中F′是用一个弹簧测力计拉小圆环时，在白纸上根据实验结果画出的图示．F与F′中，方向一定沿GO方向的是________．
解析：(1)力是矢量，既有大小，又有方向，因此除了需要记录拉力F1、F2的大小，还要记录这两个力的方向；(2)本实验的目的是探究求合力的方法，因此应为任意情况下的两个力与合力关系，D错误；选用轻质小圆环是为了减小水平方向偏移的误差，合力与分力之间是等效替代的关系，撤去F1、F2，改用一个力拉小圆环，仍使它处于O点，以确保等效，弹簧测力计在使用前校零是为了使力的大小读数准确，A、B、C是必要的．(3)当用一个弹簧测力计拉小圆环时，因圆环为轻质小圆环，故弹簧测力计的拉力与橡皮筋的拉力平衡，其方向一定与橡皮筋的拉力方向相反，即一定沿GO方向的是F′.
答案：(1)F1、F2的方向　(2)D　(3)F′
5．将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计．沿着两个不同的方向拉弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图甲所示．这时弹簧测力计的读数可从图中读出．
(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为________N和________N.
(2)在图乙方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力．
解析：(1)弹簧测力计的读数分别是4.00 N、2.50 N.
(2)如图所示．根据测量结果，每小格代表0.5 N，将保证力的图示较准确，若每小格代表1 N，则2.5 N的力表达上容易造成误差，在确定合力大小时，更容易造成较大误差．力的图示应有刻度、箭头．
答案：(1)4.00　2.50(两空可颠倒)　(2)图见解析
6．图甲为“探究求合力的方法”的实验装置．
(1)(多选)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°
(2)弹簧测力计的指针如图乙所示，由图可知拉力的大小为________N.
解析：(1)在同一组数据中，只有当橡皮条结点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；弹簧测力计拉细线时，方向不一定向下，只要把O点拉到同一位置即可，故B错误；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；F1、F2方向间夹角为90°，并不能减小误差，故D错误．(2)弹簧测力计的指针指示要估读到下一位，故拉力F的大小为4.00 N.
答案：(1)AC　(2)4.00
7．某同学用如图甲所示的装置探究求合力的方法．将一木板(图中未画出)竖直放置且与铁架台和轻弹簧所在平面平行．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)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．图乙中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测力计拉力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：________.
解析：(2)根据实验原理，要记录细绳套AO、BO的方向和拉力大小，拉力大小由弹簧测力计读出，分度值为0.1 N，估读一位，B弹簧测力计的读数为3.60 N；
(3)作图如下：
(4)在实验误差允许的范围内F和F′相等．
答案：(2)方向　3.60　(3)图见解析　(4)在实验误差允许的范围内F和F′相等
8．如图所示，某实验小组同学利用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0.3 m的杆．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用另一根绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数；
④取下钩码，移动传感器A改变θ角，重复上述实验步骤，得到表格.
F1
1.001
0.580
…
1.002
…
F2
－0.868
－0.291
…
0.865
…
θ
30°
60°
…
150°
…
(1)根据表格，A传感器对应的是表中力________(选填“F1”或“F2”)．钩码质量为________kg(保留一位有效数字)．
(2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是________．
A．因为事先忘记调零
B．何时调零对实验结果没有影响
C．为了消除横杆自身重力对结果的影响
D．可以完全消除实验的误差
解析：(1)A传感器中的力均为正值，故A传感器对应的是表中力F1，平衡时，mg＝F1sin θ，当θ＝30°时，F1＝1.001 N，可求得m＝0.05 kg.
(2)在挂钩码之前，对传感器进行调零，目的是消除横杆自身重力对结果的影响，故C正确．
答案：(1)F1　0.05　(2)C