实验:验证力的平行四边形定则-人教版答案
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实验三验证力的平行四边形定则(解析版)1.实验原理等效思想:互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F'产生相同的作用效果,看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F'在实验误差允许范围内是否相同。
2.实验器材方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳及细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(多个)、铅笔。
3.实验步骤(1)仪器安装①用图钉把白纸钉在水平放置的方木板上。
②用图钉把橡皮条的一端固定在A点,如图所示,橡皮条的另一端拴上两个细绳套。
(2)测量与记录①用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O。
记录两弹簧测力计的读数F1、F2,用铅笔描下O点的位置及此时两细绳的方向。
②只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O,记下弹簧测力计的读数F'和细绳的方向。
(3)换白纸,改变两弹簧测力计拉力的大小和方向,再重做两次实验。
4.数据分析(1)用铅笔和刻度尺从力的作用点(位置O)沿着两绳的方向画直线,按选定的标度作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,利用刻度尺和三角板以F1和F2为邻边作平行四边形,过O点画平行四边形的对角线,即合力F的图示。
(2)用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤中弹簧测力计的拉力F'的图示。
(3)比较F与F'是否完全重合或几乎完全重合,从而验证平行四边形定则。
5.注意事项(1)位置不变:在同一次实验中,橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。
(2)角度合适:用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时,其夹角不宜太小,也不宜太大,以60°~100°为宜。
(3)尽量减少误差①在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些。
②细绳应适当长一些,便于确定力的方向。
(4)统一标度:在同一次实验中,画力的图示选定的标度要相同,并且要恰当选定标度,使力的图示稍大一些。
验证力的平行四边形法则实验专题学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、实验题1.在“探究求合力的方法”实验中,选用量程为5 N的弹簧测力计做该实验.下图中F1= F2=3.00 N,甲同学的F1与F2方向的夹角约为60°,乙同学的F1与F2方向的夹角约为90°,丙同学的F1与F2方向的夹角约为120°,其中操作不合适的是(选填“甲”“乙”或“丙”)同学,原因是.2.某同学在做“验证力的平行四边形定则”实验,将橡皮条一端固定在A点,另一端系上两根细绳及绳套,用两个弹簧测力计通过细绳套互成角度的拉动橡皮条,将结点拉到O点,如图甲所示。
此时要记录下弹簧测力计a、b的示数、,________________以及O点的位置;图乙中是用一个弹簧测力计拉细绳套时,在白纸上根据实验结果画出的图示。
F 与中,方向一定沿AO方向的是________________;如图丙,使弹簧测力计b从水平位置开始顺时针缓慢转动至竖直方向,在这个过程中保持O点位置和弹簧测力计a的拉伸方向不变,则在整个过程中关于弹簧测力计a、b的读数变化是_________________。
A.a增大,b减小减小,b增大C.a减小,b先增大后减小减小,b先减小后增大3.在“探究共点力合成的规律”实验中,用两个弹簧秤分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮筋,使它伸长到某一位置O点,为了确定两个分力的大小和方向,这一步操作中:必须记录的是______A.橡皮筋固定端的位置B.描下O点位置和两条细绳套的方向C.橡皮筋伸长后的总长度D.两个弹簧秤的读数做实验时,根据测量结果在白纸上画出如图所示的示意图,其中O为橡皮筋与细绳的结点,图中的和的合力的理论值是______;和的合力的实际测量值是______。
若两个弹簧秤的读数分为3N、4N,且两弹簧秤拉力方向的夹角为锐角,则______选填“能”或“不能”用一个量程为5N的弹簧秤测量出它们的合力,理由______。
验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则【基础回顾】考点内容:验证力的平行四边形定则考纲解读:1.知道什么是等效替代法。
2.能用作图法验证互成角度的两个力合成时遵守平行四边形定则.★基本实验要求:1.实验原理:互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F’产生相同的效果,看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F’在实验误差允许范围内是否相等.2.实验器材:木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺.3.实验步骤验证力的平行四边形定则(1)用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上.(2)用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O.如实验原理图所示.(3)用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向,并记录弹簧测力计的读数,利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F.(4)只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O,记下弹簧测力计的读数F’和细绳的方向.(5)比较F’与用平行四边形定则求得的合力F,看它们在实验误差允许的范围内是否相等.★规律方法总结:1.正确使用弹簧测力计:(1)将两只弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中,读数相同,可选;若不同,应另换或调校,直至相同为止.(2)使用时,读数应尽量大些,但不能超出范围.(3)被测力的方向应与轴线方向一致.(4)读数时应正对、平视刻度.2.注意事项:(1)位置不变:在同一次实验中,使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同.(2)角度合适:用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时,其夹角不宜太小,也不宜太大,以60°~100°之间为宜.(3)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些.细绳套应适当长一些,便于确定力的方向.(4)统一标度:在同一次实验中,画力的图示选定的标度要相同,并且要恰当选定标度,使力的图示稍大一些.3.误差分析:(1)误差来源:除弹簧测力计本身的误差外,还有读数误差、作图误差等.(2)减小误差的办法:①实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度,要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录.②作图时用刻度尺借助于三角板,使表示两力的对边一定要平行.【基础达标】1、某同学用两个弹簧测力计、一根橡皮筋、细绳套、三角板及贴有白纸的方木板等器材,进行“验证力的平行四边形定则”的实验。
考点04 实验:验证力的平行四边形定则一、选择题1.(多选)在做“探究求合力的方法”的实验时,先用两个弹簧测力计拉橡皮条,再用一个弹簧测力计拉橡皮条,两次须使橡皮条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【答案】BC【解析】两次使橡皮条沿同一方向伸长相同的长度,表明第一次对橡皮条所加的两个力与第二次对橡皮条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.2.(多选)在“探究求合力的方法”实验中,下列实验要求正确的是()A.弹簧测力计的拉力方向必须与木板平行B.两弹簧测力计的拉力方向必须相互垂直C.读数时,视线应正对弹簧测力计的刻度D.使用弹簧测力计时,不能超过其量程【答案】ACD【解析】实验中为了减小因摩擦造成的误差,要求在拉弹簧测力计时,要注意使弹簧测力计与木板平面平行,故A正确;两弹簧测力计的拉力方向不一定要垂直,只有拉到同一点即可,故B不正确;实验中拉力的大小可以通过弹簧测力计直接测出,读数时,视线应正对弹簧测力计的刻度,故C正确;使用弹簧测力计时,不能超过其量程,故D正确3.在“探究求合力的方法”的实验中,把橡皮条一端固定于P点,另一端通过细绳套连接两只弹簧秤,并使该端拉至O点,测得PO长为L,如图所示.则实验中()A.选取的细绳套适当长一些B.只需要记录弹簧秤的读数C.两根细绳套间的夹角尽可能大些D.改用一只弹簧秤拉橡皮条时,只需使橡皮条的长度仍为L【答案】A【解析】为了减小实验测量的误差,选取的细绳套应适当长一些,故A正确.实验中需记录弹簧秤的读数、拉力的方向以及结点O的位置,故B错误.为了减小测量的误差,两根细绳套间的夹角要适当大一些,不是越大越好,故C错误.为了产生相同的效果,改用一只弹簧秤拉橡皮条时,仍然要拉到同一结点,故D错误.4.(多选)在做“验证力的平行四边形定则”实验时,使用弹簧测力计必须注意()A.测量前检查弹簧测力计的指针是否指在零点B.测量前应把两弹簧测力计互相勾在一起并对拉,观察它们的示数是否相同,应选用示数相同的一对弹簧测力计C.在用弹簧测力计拉橡皮条时,外壳不要与纸面摩擦D.在用弹簧测力计拉橡皮条时,无需使弹簧测力计的弹簧与木板平面平行【答案】ABC【解析】A、B选项是为了读数准确,C可以保证准确的测出拉力的大小,在用弹簧测力计拉橡皮条时,必须使弹簧测力计的弹簧与木板平面平行5.在做“验证力的平行四边行定则”实验中,假如F1的大小及方向固定不变,那么为了使橡皮条仍然伸长到O点,对F2来说,下面几种说法中正确的是()A.F2可以有多个方向B.F2的方向和大小可以有多个值C.F2的方向和大小是惟一确定值D.F2的方向是惟一的,但大小可有多个值【答案】C【解析】因一个弹簧秤的拉力大小、方向不变,而橡皮筋伸长到O点,说明合力不变,则由平行四边形定则可知另一个力的大小和方向也惟一确定,故A、B、D错误,C正确.二、非选择题6.做“验证力的平行四边形定则”的实验时:(1)除已有的器材(方木板、白纸、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔)外,还必须有________和____ ____.(2)要使两次合力与分力产生相同的效果,必须()A.每次将橡皮条结点拉到同样的位置B.每次把橡皮条拉直C.每次准确读出弹簧测力计的示数D.每次记准细绳的方向(3)在验证力的平行四边形定则实验中得到如下数据,请选择合适的标度在如下图方框中作图完成实验数据的处理.【答案】(1)弹簧测力计橡皮条(2)ACD(3)作图如下【解析】(1)做探究共点力合成的规律实验:我们是让两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条产生的作用效果相同,测出两个力的大小和方向以及一个力的大小和方向,用力的图示画出这三个力,用平行四边形做出两个力的合力的理论值,和那一个力进行比较.所以我们需要的实验器材有:方木板(固定白纸),白纸(记录方向画图)、刻度尺(选标度)、细绳套(弹簧测力计拉橡皮条)、弹簧测力计(测力的大小)、图钉(固定白纸)、橡皮条(让力产生相同的作用效果的).(2)要使每次合力与分力产生相同的效果,应每次将橡皮条拉到同样的位置,即用一个力与用两个力的作用效果相同,故B错误,A、C、D正确.(3)作图如下7.(1)在“验证力的平行四边形定则”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,为了确定两个分力的大小和方向,这一步操作中必须记录的是________.A.橡皮条固定端的位置B.描下O点位置和两条细绳套的方向C.橡皮条伸长后的总长度D.两个弹簧测力计的读数(2)做实验时,根据测量结果在白纸上画出如下图所示的图,其中O为橡皮条与细绳套的结点.图中的________是F1和F2的合力的理论值;________是F1和F2的合力的实际测量值.【答案】(1)BD(2)F F′【解析】(1)两条细绳套的方向就是两分力的方向,记下O点位置和细绳套的方向就可以画出两分力的方向,两分力的大小由弹簧测力计直接读出.(2)根据平行四边形定则求出来的是理论值,实际测量值和理论值有误差.8.做“探究求合力的方法”的实验时:(1)除已有的器材(方木板、白纸、弹簧测力计、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔)外,还必须有__ ______和________.(2)在做上述实验时,在水平放置的木板上垫上一张白纸,把橡皮条的一端固定在板上,另一端结两个细绳套,通过细绳用两个互成角度的弹簧测力计拉橡皮条,使结点移到某一位置O,此时需记下:①________;②________;③________.然后用一个弹簧测力计把橡皮条拉长,使结点到达________,再记下________.(3)在某次实验中,某同学的实验结果如图所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳结点的位置.图中________是力F1与F2的合力的理论值;________是力F1与F2的合力的实验值.通过把________和________进行比较,验证平行四边形定则.【答案】(1)三角板橡皮条(2)①O点位置②细绳所指方向③相应弹簧测力计读数同一位置O点弹簧测力计读数和细绳方向(3)F F′F F′【解析】实验中要记录橡皮条拉伸后O点的位置、弹簧测力计的读数及力的方向.9.小明和小红在探究“互成角度的两共点力的合力”时,讨论出一个探究方案并加以实施.以下是他们的实验过程:①小明用图钉将白纸钉在置于水平面上的木板上,小红用笔在白纸上标上标记O点.②小明用图钉将橡皮绳一端固定在木板上O点,在橡皮绳的末端系住两绳套.用两个弹簧测力计分别向左右斜上方拉,把橡皮绳的另一端拉至某一点,并记下该点为A点.③小红用笔在两弹簧测力计的钩子末端做下记号B和C,用尺画直线分别连接AB和AC并标上箭头,同时记录下两弹簧测力计的示数,即为两弹簧测力计拉力的方向和大小.④小明再次只用一个弹簧测力计钩住绳套,将橡皮绳的结点拉到步骤3中同样的A点位置,小红再次记下钩子末端位置D,连接线段AD标上箭头,同时记下弹簧测力计示数.⑤取下白纸,小红连接线段BD和CD,即认为F AD为F AB和F AC的合力.(如图)请你指出以上探究方案的错误之处(不少于三处):(1)________________________________________________________________________;(2)________________________________________________________________________;(3)________________________________________________________________________.【答案】(1)拉弹簧测力计时用力方向应该与木板平面平行(2)力的大小应该用力的图示表示(3)求合力时应该用平行四边形定则(4)一个弹簧测力计的拉力方向与两个弹簧测力计的拉力的合力方向不一定相同(任选其三)【解析】拉细绳套时,弹簧测力计应与木板平行,且使其轴线方向与细绳套方向一致.先作出F1、F2的图示,再作平行四边形,对角线F和F1、F2的合力,用一个弹簧测力计拉时,也应作出拉力F′的图示,且它们用同一个标度.10.有两个大小不变的共点力F1和F2,它们合力的大小F合随两力夹角的变化情况如图所示,则两力的大小分别为多少?【答案】F1=8 N F2=4 N或F1=4 N F2=8 N【解析】当两力的夹角为0°时,F合=F1+F2,得F1+F2=12 N①当两力的夹角为180°时,得F1-F2=4 N或F2-F1=4 N②由①②两式得F1=8 N、F2=4 N或F1=4 N、F2=8 N.11.在电线杆的两侧用钢丝绳把它固定在地上,如图所示.如果钢丝绳与地面的夹角∠A=∠B=60°,每根钢丝绳的拉力都是300 N,求两根钢丝绳作用在电线杆上的合力.【答案】519.6 N,方向竖直向下【解析】先画出力的平行四边形,如图所示,由于OA=OB,得到的是菱形.连结AB,两对角线垂直且平分,OA表示300 N,∠AOO′=30°.在三角形OAO′中,OO′=OA·cos 30°.在力的平行四边形中,各线段的长表示力的大小,则有=F1·cos 30°,所以合力F=2F1cos 30°=2×300×N≈519.6 N12.如图所示,在水平地面上放一质量为1.0 kg的木块,木块与地面间的动摩擦因数为0.6,在水平方向上对木块同时施加相互垂直的两个拉力F1、F2,已知F1=3.0 N,F2=4.0 N,g取10 N/kg,则木块受到的摩擦力为多少?若将F2顺时针转90°,此时木块在水平方向上受的合力大小为多少?【答案】5.0 N 1.0 N【解析】由平行四边形定则可知,图中F1与F2的合力F==5.0 N.若木块滑动时,木块受到的滑动摩擦力大小为F′=μF N=μmg=6.0 N.由于F<F′,故木块处于静止状态,木块与地面间的摩擦力为静摩擦力,大小与F相等,即为5.0 N.当F2顺时针旋转90°时,F1与F2方向相同.它们的合力为F1+F2=7.0 N>6.0 N.此时木块运动受滑动摩擦力作用,木块受的合力为1.0 N13.有同学利用如图所示的装置来探究求合力的方法:在竖直木板上铺有白纸,固定两个光滑的滑轮A和B,将绳子打一个结点O,每个钩码的重量相等,当系统达到平衡时,根据钩码个数读出三根绳子的拉力F T OA、F T OB和F T OC,回答下列问题:(1)(多选)改变钩码个数,实验能完成的是()A.钩码的个数N1=N2=2,N3=4B.钩码的个数N1=N3=3,N2=4C.钩码的个数N1=N2=N3=4D.钩码的个数N1=3,N2=4,N3=5(2)在拆下钩码和绳子前,最重要的一个步骤是()A.标记结点O的位置,并记录OA、OB、OC三段绳子的方向B.量出OA、OB、OC三段绳子的长度C.用量角器量出三段绳子之间的夹角D.用天平测出钩码的质量(3)在作图时,你认为图中________(选填“甲”或“乙”)是正确的.【答案】(1)BCD(2)A(3)甲【解析】(1)对O点受力分析如图所示,OA、OB、OC分别表示F T OA、F T OB、F T OC的大小,由于三个共点力处于平衡,所以F T OA、F T OB 的合力大小等于F T OC,且F T OC<F T OA+F T OB,即|F T OA-F T OB|<F T OC<F T OA+F T OB,故B、C、D 能完成实验.(2)为探究求合力的方法,必须作受力图,所以先明确受力点,即标记结点O的位置,其次要作出力的方向并读出力的大小,最后作出力的图示,因此要做好记录,应从力的三要素角度出发,要记录钩码的个数和记录OA、OB、OC三段绳子的方向,故A正确,B、C、D错误.(3)以O点为研究对象,F3的实际作用效果在OC这条线上,由于误差的存在,F1、F2的合力的理论值与实际值有一定偏差,故甲图符合实际,乙图不符合实际。
人教版物理必修1第二章实验三:验证力的平行四边形定则一、实验探究题。
1. 某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1mm)的纸贴在水平桌面上,如图(a)所示.将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分除外),另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长.(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由测力计读出.测力计的示数如图(b)所示,F的大小为________N.(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O点,此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2N和F2=5.6N.①用5mm长度的线段表示1N的力,以O点为作用点,在图(a)中画出力F1、F2的图示,然后按平形四边形定则画出它们的合力F;合②F合的大小为________N,F合与拉力F的夹角的正切值为________.若F与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了合力的平行四边形定则.2. 某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,所有器材有:方木板一块,白纸,量程为5N的弹簧测力计两个,橡皮条(带两个较长的细绳套),刻度尺,图钉(若干个).(1)具体操作前,同学们提出了如下关于实验操作的建议,其中正确的有()A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B.重复实验再次进行验证时,结点O的位置可以与前一次不同C.使用测力计时,施力方向应沿测力计轴线;读数时视线应正对测力计刻度D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验,白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点,如下图所示.其中对于提高实验精度最有利的是()A. B.C. D.3. 如图甲所示为“验证力的平行四边形定则”的实验装置图,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.(1)关于此实验,下列说法中正确的是()A.同一次实验中,O点位置不允许变动B.实验中,只需记录弹簧测力计的读数和O点的位置C.拉橡皮筋的细绳适当长些D.橡皮筋弹性要好,拉结点到达某一位置O时,拉力要适当大些(2)某同学已画出某次实验中两弹簧测力计拉力的示意图及两个拉力的合力F,如图乙所示,这个合力F是力F1和F2合力的________(填“理论值”或“实际值”),如果用“”作为标度,则该同学量出的F的值为________(结果保留3位有效数字).4. 某同学在家中找到两根一样的轻弹簧P和Q、装有水总质量m=1kg的矿泉水瓶、刻度尺、量角器和细绳等器材,设计如下实验验证力的平行四边形定则,同时测出弹簧的劲度系数k.其操作如下:a.将弹簧P上端固定,让其自然下垂,用刻度尺测出此时弹簧P的长度L0=12.50cm;b.将矿泉水瓶通过细绳连接在弹簧P下端,待矿泉水瓶静止后用刻度尺测出此时弹簧P的长度L1,如图甲所示,则L1=________cm;c.在细绳和弹簧Q的挂钩上涂抹少许润滑油,将弹簧Q的挂钩钩在细绳上的某一位置,缓慢的拉起弹簧Q,使弹簧P偏离竖直方向夹角为60∘,测出弹簧Q的长度为L2及其轴线与竖直方向夹角为θ,如图乙所示;(1)取重力加速度g=10m/s2,则弹簧P的劲度系数k=________ N/m;(2)若要验证力的平行四边形定则,L2和θ需满足的条件是L2=________cm,θ=________.5. 某同学尝试用橡皮筋等器材验证力的平行四边形定则,他找到两条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子,设计了如下实验:将两条橡皮筋的一端与细绳连接,结点为O,细绳下挂一重物,两橡皮筋的另一端也都连有细绳.实验时,先将两条橡皮筋的一端的细绳固定在墙上的钉子A上,一条橡皮筋任其下垂,如图甲所示;再将另一条橡皮筋的另一端的细绳固定在墙上的钉子B上,如图乙所示.(1)为完成实验,下述操作中必需的是()A.两橡皮筋的另一端连接的细绳a、b长度要相同B.要测量橡皮筋的原长C.要测量图甲和图乙中橡皮筋的长度D.要记录图甲中结点O的位置及过结点O的竖直方向E.要记录图乙中结点O′的位置及过结点O′的竖直方向(2)对该实验“两条相同的橡皮筋”的要求的理解正确的是()A.橡皮筋的材料和原长相同即可B.橡皮筋的材料和粗细相同即可C.橡皮筋的材料、原长和粗细均要相同6. 如图所示,某小组同学利用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,并可沿固定的圆弧形轨道移动.B固定不动,通过光滑铰链连接一轻杆,将细绳连接在杆右端O点构成支架,调整使得O点位于圆弧形轨道的圆心处,保持杆沿水平方向.随后按如下步骤操作: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用另一绳在O点悬挂住一个钩码,记录两个传感器读数;④取下钩码,移动传感器A,改变θ角,重复上述步骤①②③④,得到图示数据表格a.(1)根据表格a,可知A传感器对应的是表中的力________(填“F1”或“F2”),并求得钩码质量为________kg(保留一位有效数字),取重力加速度g=10m/s2;(2)换用不同钩码做此实验,重复上述实验步骤,得到数据表格b.则表格b中30∘所对应的F2空缺处数据应为________N;表格a(3)实验中,让A传感器沿圆心为O的圆弧形(而不是其他的形状)轨道移动的主要目的是()A.方便改变A传感器的读数B.方便改变B传感器的读数C.保持轻杆右端O的位置不变D.方便改变细绳与杆的夹角θ参考答案与试题解析人教版物理必修1第二章实验三:验证力的平行四边形定则一、实验探究题。
实验二验证力的平行四边形定则[实验目的]验证平行四边形定则[实验器材]①方木板一块②测力计两个③细绳两段④橡皮条一段⑤白纸⑥铅笔⑦刻度尺⑧量角器⑨图钉点拨:测力计可以只用一个,分别测出两个分力,虽然操作较麻烦,但可避免两个测力计的不一致性带来的误差。
[实验原理]实验原理:若一个力的作用效果与两个力的作用效果相同,则称这个力是这两个力的合力。
在本实验中,我们先用两个力将橡皮条的结点拉至某一位置,再用一个力也将橡皮条的结点拉至同一位置(作用效果相同),看在误差范围内,这个力与根据两个分力用平行四边形定则作出的合力是否相同,来验证力的合成的平行四边形定则。
[实验步骤](1)把橡皮条的一端固定在板上的A点。
(2)用两条细绳结在橡皮条的另一端,通过细绳用两个弹簧秤互成角度拉橡皮条,橡皮条伸长,使结点伸长到O点(如图2-1)点拨:经验得知两个分力F1、F2间夹角θ越大,用平行四边形作图得出的合力F的误差也越大,所以实验中不要把θ角取得太大,一般不大于90°为最佳。
橡皮条、细绳、测力计应在同一平面内,测力计的挂钩应避免与纸面磨擦。
(3)用铅笔记下O点位置,画下两条细绳的方向,并记下两个测力计的读数。
点拨:拉橡皮条的细线要长些,标记每条细线方向的方定是使视线通过细线垂直于纸面,在细线下面的纸上用铅笔点出两个定点的位置,并使这两个点的距离要尽量远些。
(4)选定标度,在纸上按比例作出两个力F1、F2的图示,用平行四边形定则求出合力F。
点拨:作图要用尖铅笔,图的比例要尽量大些,要用严格的几何方定作出平行四边形,图旁要画出表示力的比例线段,且注明每个力的大小和方向。
(5)只用一个测力计,通过细绳把橡皮条上的结点拉到同样的位置O点,记下测力计的读数和细绳的方向,按同样的比例作出这个力F′的图示,比较F′与用平行四边形定则求得的合力F,比较合力大小是否相等,方向是否相同。
(6)改变F1和F2的夹角和大小,再做两次。
点拨:改变分力大小和夹角再做两次时,每次都把橡皮条的结点拉到O点,为了直观地看出分力可能大于合力,可以使其中一次两个分力的夹角大于120°。
注意事项:1、为作图方便并减小误差,两个分力间的夹角不要太大,两个分力的大小要稍大(但又不要使两分力及其合力超过弹簧秤量程)。
2、弹簧秤使用前应事先检查:先看自然下垂时,其指针是否指零刻度;再用两只弹簧秤互相钩住用力拉,看其读数是否相同。
3、用弹簧秤拉细线套时,拉力的方向应沿弹簧秤的轴线,弹簧秤、橡皮条、细线套应位于与白纸平行的同一平面内,防止弹簧秤内部、弹簧秤与纸面、橡皮条与纸面之间的摩擦。
4、结点的位置及细线的方向必须标定准确,作图要规范、准确。
例题:下述方法中可减少实验误差的是:A、使用弹簧秤拉橡皮条时,应使它与木板平行;B、两个分力F1、F 2 的大小应适当大些;C、两个分力F1、F2 的夹角越大越好;D、拉橡皮条的细绳要稍长些;练习题:1、本实验中所说的合力与两个分力具有相同的效果,是指下列说法中的:A、弹簧秤的弹簧被拉长;B、固定橡皮条的图钉受拉力产生形变;C、细绳套受拉力产生形变;D、使橡皮条在某一方向伸长某一长度;2、下述实验步骤正确的排列顺序是_______ 。
A、用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的P点,把橡皮条的另一端拴上两个细绳套;B、用一只弹簧秤,通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置O,记下弹簧秤的读数和细绳方向,按选定的标度作出这个力F’的图示;C、把木板平放在桌面上,用图钉把白纸钉在木板上;D、用两只弹簧秤分别钩住细绳套,互成一定角度拉橡皮条,使橡皮条结点伸长到某一位置O ,记下O 点位置和两条细绳的方向,并记录弹簧秤的读数;E、从结点O 沿着两个绳套的方向按选定的标度作出这两个弹簧秤的拉力F1、F2的图示,并以F1、F2为邻边作出平行四边形,再作出合力F的图示;F、改变两个力F 1 、F 2的大小和方向,再重复实验两次;G、比较一下力F’和合力F 的大小方向是否相同;3 、做验证力的平行四边形定则的实验时,其中三个实验步骤是:( 1 )在水平放置的木板上垫一张白纸,把橡皮条的一端固定在板上,另一端拴两根细线,通过细线同时用两只弹簧秤互成角度拉橡皮条,使它与细线的结点达到某一位置O 点,在白纸上记下O点和两弹簧秤的读数F1、F2;( 2 )在纸上根据F1、F2的大小,应用平行四边形定则求出合力F;( 3 )只用一只弹簧秤通过细线拉橡皮条,使它的伸长量与两根弹簧秤拉时相同,记下此时弹簧秤的读数F’。
以上三个步骤中均有错误或疏漏。
请指出各在哪里,并加以纠正和补充。
4 、﹙2004年黄冈﹚在验证“互成角度的两个力的合成”的实验中,某小组得出如图示的图﹙F与A、O共线﹚中____是F1与F2合成的理论值;_____F1与F2合成的实际值。
5 、在两个共点力合成的实验中,如图所示,用M、N两个测力计拉橡皮条的结点P,使其位于E处,此时α+β=90°。
然后保持M的读数不变,当α角由图中所示的值逐渐减小时,要使结点仍在E处,可采用的办法是﹙﹚A、增大N的读数,减小β角B、减小N的读数,减小β角C、减小N的读数,增大β角D、增大N的读数,增大β角参考答案:[例]:ABD习题:1.D 2. CADEBGF 3. ①应将白纸用图钉固定在白纸上,还应记下两细线方向;②应先选定标度,根据F1、F2的大小和方向作出力的图示,再作出F1、F2的合力F;③应将橡皮条的结点拉到O点,并记下这时弹簧秤的读数和的方向4.F;F'5.B1.探究力的平行四边形定则的实验原理是等效原理,其等效性是指() A.使两分力与合力满足平行四边形定则B.使两次橡皮筋与细绳套的结点都与某点O重合C.使两次橡皮筋伸长的长度相等D.使弹簧秤在两种情况下发生相同的形变答案:B2.图2-6-5在“验证力的平行四边形定则”实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上两根细绳,细绳的另一端都有绳套(如图2-6-5所示).实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套,并互成角度地拉橡皮条.某同学认为在此过程中必须注意以下几项:A.两根细绳必须等长B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上C.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行其中正确的是()解析:该实验验证两个分力的效果等效于其合力的效果,不必要求两分力等大,故B 错;与两绳长短无关,A错;但需使两分力与合力在同一平面内,故C正确.答案:C3.关于验证平行四边形定则的实验,请回答下列问题:(1)在该实验中,合力与分力的概念是一种________的科学思想方法.(2)某同学在做该实验时,弹簧测力计平行于木板如图2-6-6(a)放置,然后记录力的大小和方向,请你指出这样操作的问题:__________________________________.图2-6-6(3)某同学完成该实验后得到的图形如图2-6-6(b)所示,图上所画的四个力中,由一个弹簧测力计拉橡皮条得到的力是________.答案:(1)等效替代(2)弹簧测力计的轴线与细线套不在同一直线上,导致测量数据不准确(3)F应按照实验要求做好实验,重视实验中的几个注意点.本题中的F′是以F1、F2为邻边所作的平行四边形的对角线,故F是用一个弹簧测力计拉橡皮条得到的力.4.图2-6-7为“探究求合力的方法”的实验装置.(1)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2-6-8所示,由图可知拉力的大小为________ N.解析:(1)在测量同一组数据的过程中,橡皮条结点O的位置不能变化,如果变化,即受力变化,所以A选项正确;由于弹簧测力计是通过定滑轮拉结点O,定滑轮只能改变力的方向不能改变力的大小,所以弹簧测力计拉线的方向不一定要沿竖直方向,B选项错误;弹簧测力计的使用,不能超过其量程,C选项正确;两个拉力的方向合适即可,不宜太大,也不宜太小,但不一定为90°,所以D选项错误.(2)考查弹簧测力计的读数.答案:(1)AC(2)4.005.(2009·山东,23)请完成以下两小题.某同学在家中尝试验证平行四边形定则,他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子,设计了如下实验:将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上,另一端与第三条橡皮筋连接,结点为O,将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物.(1)为完成该实验,下述操作中必需的是________.a.测量细绳的长度b.测量橡皮筋的原长c.测量悬挂重物后橡皮筋的长度d.记录悬挂重物后结点O的位置(2)钉子位置固定,欲利用现有器材,改变条件再次验证,可采用的方法是______________.解析:运用等效思想来验证平行四边形定则,即要验证以两力为平行四边形的邻边,作平行四边形,其对角线是否和合力相符.本小题中结点受三个力,其中两个力的合力与第三个力等大反向,故先测出各力的大小和方向,然后作出各力的图示,以两边为邻边做平行四边形,如果在实验误差范围内平行四边形的对角线与第三个力等大反向,即可验证.为测量各力的大小故需要记录橡皮筋原长、悬挂重物后的长度以及记录悬挂重物后O点位置.故应选bcd.可以通过改变小重物改变各力的大小.答案:(1)bcd(2)更换不同的小重物。