高中物理人教版能力提升练习 必修一第三章　验证力的平行四边形定则 Word版含解析

1.用等效替代法验证力的平行四边形定则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,图乙是白纸上根据实验结果画出的图。
(1)本实验中“等效替代”的含义是__________。?
A.橡皮筋可以用细绳替代
B.左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果
C.右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果
D.两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代
(2)图乙中的F与F′两力中,方向一定沿着AO方向的是__________,图中__________是F1、F2合力的理论值,_____　是合力的实验值。?
【解析】(1)验证平行四边形定则的实验中,第一次同时用两个弹簧测力计作用在橡皮筋上,将橡皮筋与细绳的结点拉到一个合适的位置,第二次只用一个弹簧测力计作用在橡皮筋上,使橡皮筋与细绳的结点到达同样的位置,可见两次弹簧测力计对橡皮筋产生的作用效果相同,可以等效替代,故选D。(2)根据第(1)问的分析可知,力F′一定沿AO方向;据平行四边形定则合成出来的力F是合力的理论值,而力F′则是合力的实验值。
答案:(1)D　(2)F′　F　F′
2.(2019·淄博模拟)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)(多选)下列能减小实验误差的措施是__________。(请填写选项前对应的字母)?
A.让重物M的质量适当大一些
B.弹簧测力计应在使用前校零
C.弹簧测力计B所拉的细绳套应尽可能保持水平方向
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
【解析】(1)弹簧测力计A的最小分度值是0.1 N,所以图中A的示数为3.80 N。
(2)让重物M的质量适当大一些,弹簧测力计的读数大些,测量的相对误差小些,故A正确;弹簧测力计在使用前校零,能减小实验误差,故B正确;弹簧测力计B所拉的细绳套不一定要水平,只要每次O点能拉到同一点就行,故C错误;改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置,这是实验方法(等效替代法)的要求,但不能减小实验误差,故D错误;故选A、B。
答案:(1)3.80　(2)A、B
3.(2020·玉溪模拟)如图是“验证力的合成的平行四边形定则”实验示意图。将橡皮条的一端固定于A点,图甲表示在两个拉力F1、F2的共同作用下,将橡皮条的结点拉长到O点;图乙表示准备用一个拉力F拉橡皮条,图丙是在白纸上根据实验结果画出的力的合成图示。
(1)有关此实验,下列叙述正确的是__________　(填正确答案标号)。?
A.在进行图甲的实验操作时,F1、F2的夹角越大越好
B.在进行图乙的实验操作时,必须将橡皮条的结点拉到O点
C.拉力的方向应与纸面平行,弹簧及钩子不与弹簧测力计的外壳及纸面接触,以免产生摩擦
D.在进行图甲的实验操作时,保证O点的位置不变,F1变大时,F2一定变小
(2)图丙中F′是以F1、F2为邻边构成的平行四边形的对角线,一定沿AO方向的是__________　(选填“F”或“F′”)。?
(3)若在图甲中,F1、F2夹角小于90°,现保持O点位置不变,拉力F2方向不变,增大F1与F2的夹角,将F1缓慢转至水平方向的过程中,两弹簧测力计示数大小变化为F1__________　,F2__________　。?
【解析】(1)在进行图甲的实验操作时,F1、F2的夹角大小适当即可,并非越大越好,选项A错误;在进行图乙的实验操作时,必须将橡皮条的结点拉到O点,以保证等效性,选项B正确;拉力的方向应与纸面平行,弹簧及钩子不与弹簧测力计的外壳及纸面接触,产生摩擦,以免产生误差,选项C正确;在进行图甲的实验操作时,保证O点的位置不变,即两个力的合力一定,则当F1变大时,F2不一定变小,选项D错误;故选B、C。
(2)图丙中有两个力F与F′,其中F′是以F1、F2为邻边构成的平行四边形的对角线。在这两个力中,方向一定沿AO方向的是力F,而力F′由于存在误差,会与AO方向成一定角度;
(3)若在图甲中,F1、F2夹角小于90°,现保持O点位置不变,即两个拉力的合力不变,拉力F2方向不变,增大F1与F2的夹角,将F1缓慢转至水平方向的过程中,由图可知,两弹簧测力计示数大小变化为:F1先减小后增大; F2一直增大。
答案:(1)B、C　(2)F　(3)先减小后增大　一直增大
4.(2019·南昌模拟)某物理课外兴趣小组的三名同学想“验证力的平行四边形定则”,他们找到了如下物品:一根粗细均匀的长橡皮筋、木板、剪刀、白纸、铅笔、刻度尺、三角板、三个重量相同的钩码、图钉和细绳若干。他们设计了如下实验方案:
步骤1:橡皮筋一端固定,另一端系上细绳套,分别挂上一个、两个、三个钩码,用刻度尺测量挂上相应的钩码时橡皮筋的长度,看伸长量是否与所挂钩码数成正比,若成正比则进行下一步;
步骤2:将橡皮筋剪成长度均匀的三段,将三段橡皮筋的一端系在一起设为结点O,另一端均系上细绳套,任取两细绳套对拉检查对应橡皮筋长度是否相等,若相等则进行下一步;
步骤3:在木板上固定白纸,在白纸合适位置用图钉套住一细绳套,现用手将另两细绳套成一定角度往下拉适当的距离,记录结点O的位置和测量三段橡皮筋的长度l1、l2、l3。(如图所示)
(1)有关上述操作说法正确的有　__________________________。?
A.步骤1的目的是判断橡皮筋是否符合胡克定律
B.步骤2的目的是判断三段橡皮筋劲度系数是否相同
C.步骤3还需要记录橡皮筋2、3的方向
D.步骤3还需要测力计测量三段橡皮筋的拉力大小
(2)该小组的三名同学分别做此实验,则他们在改变细绳的夹角再做实验时_______________(选填“需要”或“不需要”)保证结点O位置不变。现测得l=
10.0 cm,则甲、乙、丙记录的数据明显存在错误的是__________(选填“甲”“乙”或“丙”)。?
甲:l1=l2=l3=15.0 cm;
乙:l1=15.0 cm,l2=120. cm,l3=12.0 cm;
丙:l1=16.0 cm,l2=13.0 cm,l3=14.0 cm
【解析】(1)步骤1中,若橡皮筋的伸长量与所挂钩码数成正比说明符合胡克定律,则步骤1的目的是判断橡皮筋是否符合胡克定律,故A正确; 任取两细绳套对拉,因橡皮筋受的拉力相等,若对应橡皮筋长度相等,则形变量相同,则劲度系数相同,则步骤2的目的是判断三段橡皮筋劲度系数是否相同,故B正确;步骤3还需要记录橡皮筋2、3的方向,故C正确;因橡皮筋的拉力与形变量成正比,则步骤3不需要测力计测量三段橡皮筋的拉力大小,故D错误;故选A、B、C。
(2)该小组的三名同学分别做此实验,则他们在改变细绳的夹角再做实验时,因三次实验间无任何关系,则不需要保证结点O位置不变。
用橡皮筋的长度减去原长即为伸长量,此伸长量与力成正比,可代替力来操作,则甲同学中三个力分别对应:5、5、5,三力能平衡;乙同学中三个力对应:5、110、2,此三力不可能平衡;丙同学中三个力对应:6、3、4,此三力可能平衡;故乙记录的数据明显存在错误。
答案:(1)A、B、C　(2)不需要　乙