高中物理 加强练习第二章　23.实验：探究两个互成角度的力的合成规律

23.实验：探究两个互成角度的力的合成规律(分值：20分)1.(8分)某实验小组要测量一铁块的重力。由于铁块的重力超过了刻度不清的弹簧测力计量程，为不损坏弹簧测力计，设计了如下实验，可提供选择器材有：一刻度不清的弹簧测力计、细线、铁块、白纸、刻度尺、钩码、定滑轮。已知当地重力加速度为g、钩码质量为m0。该小组利用上述实验器材进行实验：(1)(2分)用弹簧测力计竖直挂着钩码，如图甲所示，用刻度尺测出钩码静止时弹簧测力计中弹簧的伸长量，即指针移动的长度x1，计算出弹簧的劲度系数k=(用m0、g、x1表示)。

(2)用弹簧测力计与细线互成角度吊起铁块，如图乙所示，静止时测出弹簧测力计中弹簧的伸长量x2，可得此时弹簧测力计的弹力FB=kx2。(3)(3分)现已在图丙中画出细线OA、OB、OC的拉力方向及OB拉力的大小，并标记结点O。请你在图丙中用作图法画出OA的拉力FA。(4)用刻度尺量出图丙FA和FB对应线段的长度，则可得铁块的重力G。(5)(3分)多次实验，测出铁块的重力，需保证∠AOC∠BOC(填“<”“>”或“=”)，才不会超过弹簧测力计量程。

答案(1)m0gx1解析(1)弹簧的劲度系数为k=m0(3)作图法画出FA如图所示(5)由数学知识可知只有满足∠AOC>∠BOC，才能保证FB<FA=G，才不会超过弹簧测力计量程。2.(12分)小张同学通过下面操作探究求合力的方法：①橡皮条的下端系上轻质小圆环，橡皮条的上端固定于O点。将圆心为O'并画有等间距同心圆的圆盘竖直置于O点下方(如图所示)；②将一定滑轮安装到OO'的延长线上，装有沙子的小桶用细线绕过定滑轮悬挂在小圆环上，改变小桶内沙子的质量，使小圆环与同心圆的圆心位置重合，记录下此时OO'的方向及桶和沙子的质量m；③将两只定滑轮A、B分别安装于圆盘的左、右两侧(滑轮位置可调整)，两个装有一定量沙子的小桶分别用细线绕过定滑轮A、B悬挂在小圆环上，记录下其质量mA和mB；④通过调节两滑轮的位置来改变O'A、O'B的方向，使小圆环回到同心圆的圆心O'位置，记录下；

⑤在圆盘上分别作出小圆环前后受到的三个拉力的图示，探究三者之间的关系。(1)(2分)实验除需要橡皮条、定滑轮、细绳、沙和小桶、画有等间距同心圆的圆盘和三角板等实验器材外，还需要(选填“天平”“弹簧测力计”或“天平和弹簧测力计”)；

(2)(3分)步骤④中应记录下；

(3)(3分)在同一次探究活动中，同心圆圆盘的位置(选填“能”或“不能”)发生移动；

(4)(4分)某次实验中，定滑轮A放左侧，定滑轮B放右侧，小圆环能回到同心圆圆心，则能找到的O'A与O'B的方向是的(选填“唯一”或“不唯一”)，为减小实验误差，定滑轮应离圆心(选填“远一些”或“近一些”)。

答案(1)天平(2)O'A与O'B的方向(3)不能(4)不唯一远一些解析(1)由实验原理可知，要测量合力与分力的大小和方向，即要用天平测沙和小桶的质量；(2)根据探究合力与分力的关系可知，通过调节两滑轮的位置来改变O'A、O'B的方向，使小圆环回到同心圆的圆心位置，记录下O'A、O'B的方向即两分力的方向；(3)根据实验原理可知，要使合力与分力效果相同，则在同一次探究活动中，同心圆圆盘的位置不能发生移动；(4)根据合力与分力效果相同，通过改