高一物理人教版必修一课时检测3-4-2实验探究两个互成角度的力的合成规律

课时素养检测十七实验:探究两个互成角度的力的合成规律(25分钟50分)1.(6分)(多选)“探究求合力的方法”的实验情况如图所示,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。关于此实验下列说法正确的是 ()A.两个分力F1、F2的方向一定要垂直B.两个分力F1、F2间夹角要尽量大些C.两次拉橡皮筋时,需将橡皮筋结点拉至同一位置D.拉橡皮筋时,弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行【解析】选C、D。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,两个分力F1、F2的方向不一定要垂直,因此夹角不是尽量大,故A、B错误;两次拉橡皮筋时,保证效果相同,需将橡皮筋结点拉至同一位置,故C正确;拉橡皮筋时,弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行,可以使读数准确,减小误差,故D正确。故选C、D。【补偿训练】在“互成角度的两个力的合成”实验中,用两个弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使它伸长到某一位置O点,已读出弹簧测力计的示数,这一步操作中还必须记录的是 ()A.橡皮条固定端的位置B.细绳套的长度C.橡皮条伸长后的总长度D.记下O点位置和两条细绳套的方向【解析】选D。该实验的实验目的是验证力的平行四边形定则,要根据两个弹簧测力计拉橡皮条时两个拉力的大小和方向作出平行四边形求出其合力大小,然后与一个弹簧测力计拉橡皮条时的拉力大小进行比较,最后得出结论,故需要记录的是O点位置,两弹力的大小和方向,故A、B、C错误,D正确。2.(18分)图甲为“探究求合力的方法”的实验装置。(1)在该实验中,合力与分力的概念是一种________的科学思想方法。(选填“控制变量”“等效替代”“建立物理模型”或“理想实验”)

(2)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°(3)弹簧测力计的指针如图所示,由图乙可知拉力的大小为________N。

【解析】(1)在该实验中,合力与分力的概念是一种等效替代的科学思想方法。(2)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;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,拉力的夹角适当大一些,故D错误。故选A、C。(3)由图乙弹簧测力计的指针指示可知,拉力的大小为4.00N。答案:(1)等效替代(2)A、C(3)4.003.(26分)某同学通过下述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O1、O2,记录弹簧测力计的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)。每次将弹簧测力计示数改变0.50N,测出所对应的l,部分数据如表所示:F/N00.501.001.502.002.50l/cml010.9712.0213.0013.9815.05③找出②中F=2.50N时橡皮筋两端的位置,重新标记为O、O′,橡皮筋的拉力记为FOO′。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O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB。完成下列作图和填空:(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出Fl图线,根据图线求得l0=________cm。

(2)测得OA=6.00cm,OB=7.60cm,则FOA的大小为______N。

(3)根据给出的标度,作出FOA和FOB的合力F′的图示。(4)通过比较F′与________的大小和方向,即可得出实验结论。

【解析】(1)Fl图线的横轴截距表示F=0时橡皮筋长度l0的值,因此Fl图线的横轴截距即表示橡皮筋原长l=10.00cm。(2)橡皮筋总长度l=6.00cm+7.60cm=13.60cm,在Fl图线上找到与13.60cm对应的弹力F=1.80N。(3)根据平行四边形定则,作出平行四边形并求出对角线表示的力F′。(4)因为F′是根据平行四边形定则求出的,FOO′是实际测量出的,如果在